石墨烯是一種導電導熱性能超強的新型二維納米材料。在最新的基于石墨烯的創新中,美國麻省理工學院工程師團隊利用這種材料研發出一種新型膜材料,可以過濾溶液中的納米級分子,速度比目前的透析系統快10倍以上,從而徹底改變了透析過程。
滲透膜除了可幫助腎臟無法正常工作的患者清除血液中的廢物,還可用來分離雜質分子,凈化藥物,并從化學溶液中除去不需要的殘留物。現代滲透膜由于其厚度工作起來相當緩慢,但是這種新的石墨烯膜由于不到一納米厚,因此可加速過濾過程。
麻省理工學院的工程師們已經利用石墨烯制造出一種功能性透析膜。石墨烯膜大約有指甲蓋大小,厚度不到1納米。(目前商用的透析膜最薄的約20納米厚)。 透析性能方面,在過濾水溶液中的納米級尺寸的分子時,MIT研究團隊研制的石墨烯膜比目前最先進的滲透膜高10倍,如果只靠考慮石墨烯材料本身,新型滲透膜的過濾速率還可再提高10倍。
論文作者 Kidambi解釋說:“目前只有大約10%的膜面積是可以過濾的,但即使只有10%的面積可用,這種石墨烯透析膜也比美國最先進的透析膜快10倍”。
為了進一步提高石墨烯膜的性能,該團隊計劃在高聚碳酸酯基底上蝕刻空隙來增加膜的整體滲透率。由于目前做測試的石墨烯膜尺寸僅為1平方厘米,因此研究團隊還致力于進一步擴大膜的尺寸。此外,進一步進行氧等離子體處理制造出更多的小孔也可以改善膜的性能。
石墨烯材料目前已經在電氣電子等領域得到了廣泛應用,而MIT研究人員的研究成果有望為石墨烯在醫療、物質過濾和水凈化等領域的應用打下基礎。

