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蓝冠注册《Q374919 》石墨烯的卓越品质已经得到了广泛的应用,从其比其他任何材料更好的导热和导电能力到其无与伦比的强度:制成复合材料后,石墨烯比凯夫拉尔材料更能抵御子弹。先前的研究还表明,原始石墨烯——一种排列成蜂窝状的微小碳原子薄片——是迄今为止发现的最不透水的材料之一,蓝冠招商 这使得这种物质成为理想的屏障膜。

但这种物质可能并不像科学家们想象的那样难以穿透。麻省理工学院、橡树岭国家实验室(ORNL)和其他地方的研究人员通过化学气相沉积法将单层石墨烯制成相对较大的薄膜,发现这种材料存在固有缺陷,即原子大小的铠装上有小孔。在实验中,研究人员发现,像盐这样的小分子很容易通过石墨烯薄膜的微孔,而大分子则无法穿透。

研究人员说,研究结果并没有指出石墨烯的缺陷,而是指出了其应用前景的可能性,比如可以从水中过滤微污染物的膜,或者从生物样本中分离特定类型的分子。

麻省理工学院机械工程副教授Rohit Karnik说:“以前没有人在石墨烯中寻找漏洞。”“有很多化学方法可以用来修饰这些孔,蓝冠注册 所以这是一种新型膜的平台技术。”

卡尼克和他的同事,包括来自印度理工学院和法赫德国王石油矿产大学的研究人员,已经在ACS Nano杂志上发表了他们的研究结果。

卡尼克和麻省理工学院的研究生肖恩·奥赫恩一起寻找材料,“这种材料不仅能带来渐进式的变化,而且能在膜的表现方式上实现实质性的飞跃。”特别地,研究小组寻找了具有两个关键属性的材料,高通量和可调性:也就是说,蓝冠官网 薄膜可以快速过滤液体,但也可以很容易地定制,让某些分子通过,同时捕获其他分子。研究小组最终选择了石墨烯,部分原因在于其极薄的结构和强度:一片石墨烯只有单个原子那么薄,但强度足以让大量液体通过而不会被撕成碎片。

该团队开始设计一种直径为25平方毫米的薄膜——以石墨烯标准衡量,这一表面积已经很大了,可以容纳大约千万亿个碳原子。他们使用了化学气相沉积法合成的石墨烯,借鉴了麻省理工学院电子工程专业的ITT职业发展副教授孔晶的研究小组的专业知识。该团队随后开发了将石墨烯薄片转移到多孔聚碳酸酯基底上的技术。

一旦研究人员成功转移了石墨烯,他们就开始实验产生的薄膜,将其暴露在含有不同大小分子的流动水中。他们的理论认为,如果石墨烯确实是不可渗透的,那么分子的流动就会受到阻碍。然而,实验结果却与此相反,研究人员观察到盐通过薄膜的流动。

在另一项测试中,研究小组将一层生长有石墨烯的铜箔暴露在一种能溶解铜的化学剂中。石墨烯并没有起到保护金属的作用,而是让介质通过,腐蚀下面的铜。为了测试石墨烯内部孔隙的大小,该小组尝试用大分子过滤水。由于较大的分子无法通过细胞膜,所以气孔的大小似乎受到了限制。

作为最后一个实验,Karnik和O’hern通过在ORNL与Juan-Carlos Idrobo合作的高倍电子显微镜观察石墨烯膜上的实际孔洞。他们发现,微孔的大小从1纳米到12纳米不等——刚好能有选择地让一些小分子通过。

Karnik说:“现在我们从这个特性知道了石墨烯的行为方式,以及它的内部孔隙类型。”“从某种意义上说,这是实际实现石墨烯基膜的第一步。”

Karnik补充说,这种薄膜的近期应用可能包括一种便携式传感器,其中一层石墨烯“可以保护传感器不受环境影响”,只允许感兴趣的分子或污染物通过。石墨烯的另一用途可能是用于药物输送,石墨烯上有一定大小的小孔,可控制药物的释放。

“我们现在正在将更多的石墨烯转移到不同的基质上,并在自己的基质上钻洞,制造一种可行的滤水膜,”O’hern说。

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