ヘリウム漏れ防止のグラフェン基膜を通過する水の無阻害の浸透
R R Nair1, H A Wu, P N Jayaram
1School of Physics and Astronomy, University of Manchester, Manchester, UK.
Science (New York, N.Y.)
|January 28, 2012
まとめ
グラフェン酸化物膜は,すべての液体やガスを遮断しますが,迅速な水の浸透を可能にします. これは,ナノチャネルにおける独特の低摩擦の水流により,先進的な分離技術が可能である.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- ナノテクノロジー ナノテクノロジー
- 物理化学 物理化学について
背景:
- ナノ孔の浸透は,高度な濾過および分離材料にとって非常に重要です.
- 不思議な現象は,浸透過程で分子規模で起こります.
- グラフェン酸化物は,膜設計にユニークな特性を提供しています.
研究 の 目的:
- 亜マイクロメートルの厚さのグラフェン酸化物膜の浸透性について調べる.
- 他の分子に対する水の選択的輸送を理解する.
- 分離技術におけるこれらの膜の潜在能力を探求する.
主な方法:
- 亜マイクロメートルの厚さのグラフェン酸化物膜の製造.
- 様々な液体,蒸気,ガス (ヘリウムを含む) に対する膜の浸透性をテストする.
- 水 (H2O) の浸透率を測定し,それをヘリウム (He) と比較する.
主要な成果:
- グラフェン酸化物膜は,液体,蒸気,およびヘリウムのようなガスに対する完全な不透性を実証しました.
- 水は膜を通り抜ける速度はかなり高かった (ヘリウムよりも少なくとも10^10倍速い).
- グラフェンシートによって形成された2D毛細血管内の水単層の低摩擦の流れがメカニズムとして特定されました.
結論:
- グラフェン酸化物膜は,選択的浸透性を発揮し,ほとんどの分子を遮断しながら,水の流れを阻害されないようにします.
- 観測された現象は,酸化グラフェンのナノチャネルと相互作用する水のユニークな構造と性質に起因する.
- これらの発見は,酸化グラフェンベースの材料を用いた新しい濾過および分離アプリケーションの道を開く.
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