碳納米管可凈化海水

【概要】
? ? ? ? 科學家們現已開發出可以從海水中脫鹽的碳納米管。該團隊還發現，直徑小于0.8納米碳納米管（CNTs）的透水性遠遠超過了寬碳納米管的透水性。

【圖注】藝術家用圖像描述碳納米管孔蛋白脫鹽的應用前景。該圖像描繪了一種理想化的碳納米管管道，可將已清潔的淡化水從海洋輸送到廚房水龍頭。圖片來自Ryan Chen / LLNL。

? ? ? ? 科學家Lawrence Livermore與東北大學的研究人員合作，開發出可以從海水中脫鹽的碳納米管。納米管是由碳原子制成的中空結構，獨特的碳原子排列順序使其比人類的頭發薄5萬倍以上。納米管的超光滑內表面導致其透水性極高，而其內部微小的孔徑可阻止較大鹽離子的進入。

? ? ? ? 急劇增加的淡水需求對全球范圍內的可持續發展構成了威脅，這將會造成40億人缺水的嚴重后果。目前的水凈化技術模仿了高效的水選擇性生物蛋白質的專門孔膜。“我們發現直徑小于0.8納米的碳納米管具有方便運輸的關鍵性結構特征，狹窄的疏水通道迫使水分子以單一流動的形式排列移位，這種現象與最有效的生物水轉運體相似，”一名LLNL博士后研究員Ramya Tunuguntla解釋道。

? ? ? ? 直徑大于1nm的碳納米管的水運計算機模擬和實驗研究表明，盡管水流量確實在持續增加，但其與生物蛋白質的運輸效率不符，并沒有有效地分離鹽，特別是在較高鹽濃度下。LLNL團隊取得的關鍵性突破是使用直徑更小的納米管，以滿足提高性能的需求。

? ? ? ? “這些研究揭示了水運機構的細節，表明合理操縱這些參數可以提高孔隙效率，”此項研究的合作者東北大學的物理學教授Meni Wanunu說道。“CNT納米管是研究分子運輸和納米流體的獨特平臺，”CNT項目首席研究員和本文資深作者Alex Noy解釋，“令人為之驚奇的是，他們的亞納米尺寸，光滑的原子表面、與細胞水輸送通道的相似性使得它們與此項目的研究目的極為契合，使得合成水通道的性能比自然水更為優越。”LLNL科學家及其同事的這一發現對下一代水凈化技術有著極為顯著的影響，并將為下一代高通量膜的開發開辟新的道路。

視頻：https://www.youtube.com/watch?v=ylw-u6IZ1AI

文獻鏈接：Carbon nanotubes worth their salt
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