記者13日在此間獲悉，中國科技大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院近代力學(xué)系吳恆安教授、王奉超博士與諾獎得主英國曼徹斯特大學(xué)安德烈·海姆教授課題組合作，在石墨烯功能材料研究方面取得重要進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)了氧化石墨烯薄膜具有精密快速篩選離子的性能。

石墨烯以其獨(dú)特的力學(xué)和電學(xué)特性被稱為“神奇材料”。然而，石墨烯與水之間的相互作用機(jī)理並不為人們所了解。石墨烯表面本來是排斥水的，但浸入到水中的石墨烯薄膜裡的毛細(xì)通道卻允許水的快速滲透。此前，吳恆安教授曾在英國曼徹斯特大學(xué)做訪問學(xué)者，針對氧化石墨烯薄膜獨(dú)特的隔氣透水性質(zhì)與該校實(shí)驗(yàn)科學(xué)家們開展了合作研究，為此次取得重要進(jìn)展奠定了基礎(chǔ)。

最新的合作研究表明，水環(huán)境中的氧化石墨烯薄膜與水相互作用后，形成約0.9納米寬的毛細(xì)通道，允許直徑小於0.9納米的離子或分子快速通過，而直徑大於0.9納米的離子被完全阻隔。該篩選效應(yīng)不僅對離子尺寸要求非常精準(zhǔn)，而且比傳統(tǒng)的濃度擴(kuò)散快上千倍。吳恆安教授課題組用理論分析和分子模擬方法，研究了石墨烯納米通道快速過濾離子的機(jī)理。他們的計(jì)算機(jī)模擬研究表明，石墨烯與離子之間的相互作用使離子在納米通道中聚集，從而促進(jìn)了離子的快速擴(kuò)散。這一發(fā)現(xiàn)合理解釋了實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也被稱為“離子海綿效應(yīng)”。

專家評價(jià)，如果通過機(jī)械手段進(jìn)一步壓縮薄膜中的毛細(xì)通道尺寸，將能高效率地過濾海水中的鹽分。這意味著制造一個(gè)在幾分鐘內(nèi)即可將一杯海水淡化成飲用水的過濾裝置，已不再是科幻小說場景。

刊發(fā)這項(xiàng)研究成果的國際著名期刊《科學(xué)》專門進(jìn)行了展望評述，認(rèn)為該發(fā)現(xiàn)使得氧化石墨烯薄膜在眾多分離應(yīng)用中具有重要意義，例如在海水淡化與淨(jìng)化、傳感技術(shù)以及能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。（記者李陳續(xù)、通訊員楊保國）