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Science:科学家利用石墨烯制成隔气透水材料

来源:新华网 2012-01-29 10:21

最近,英国曼彻斯特大学教授安德烈·海姆利用氧化石墨烯制作出了一种新型隔气透水材料。这种材料的神奇之处在于,绝大多数液体和气体都无法通过它,但水蒸气可以畅通无阻。

石墨烯是从石墨材料中剥离出来的,由碳原子组成的二维晶体。它只有一层碳原子的厚度,是目前世界上最薄的材料。海姆和同事康斯坦丁·诺沃肖洛夫2004年在世界上最早制作出石墨烯,并因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

近日,海姆在美国《科学》杂志上报告说,他的研究小组把石墨烯加工为氧化石墨烯后,制成一种薄膜,这种薄膜的厚度只有一根头发的几百分之一,但强度和韧性都很好。

特别神奇的是,这种薄膜具有特殊的隔气透水的性能。在实验中,用这种薄膜封装的绝大部分气体和液体都无法逸出来,显示出良好的密封性,唯有水能够照常蒸发。

海姆研究小组成员拉胡尔·奈尔说,他们做了一个有趣的实验,用这种薄膜封好一瓶伏特加酒,结果随着水分蒸发,酒的味道越来越浓。

奈尔说,独特的隔气透水性质,注定这种新型材料将会拥有广阔的应用前景。(生物谷 Bioon.com)

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Unimpeded Permeation of Water Through Helium-Leak–Tight Graphene-Based Membranes

Nair, R. R.; Wu, H. A.; Jayaram, P. N.; Grigorieva, I. V.; Geim, A. K.

Permeation through nanometer pores is important in the design of materials for filtration and separation techniques and becauseof unusual fundamental behavior arising at the molecular scale. We found that submicrometer-thick membranes made from grapheneoxide can be completely impermeable to liquids, vapors, and gases, including helium, but these membranes allow unimpeded permeationof water (H2O permeates through the membranes at least 1010 times faster than He). We attribute these seemingly incompatible observations to a low-friction flow of a monolayer of waterthrough two-dimensional capillaries formed by closely spaced graphene sheets. Diffusion of other molecules is blocked by reversiblenarrowing of the capillaries in low humidity and/or by their clogging with water.

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