由于膜的選擇性取決于膜孔徑小于水合離子的孔徑，因此膜分離技術是由膜的滲透性-選擇性平衡規(guī)律決定的。我們發(fā)現(xiàn)了一個以前未知的機制，該機制在使用孔徑為2到4納米的旋轉(zhuǎn)納米多孔石墨烯膜時打破了滲透性-選擇性的權衡。結果表明，即使孔徑大于水合離子的孔徑，旋轉(zhuǎn)膜仍具有幾乎100%的脫鹽性，并且旋轉(zhuǎn)膜的液體/石墨烯界面處的表面滑移可實現(xiàn)同時的超選擇性和空前的高滲透性。本文提出了一種“時間選擇性”的新概念，將非常規(guī)選擇性歸因于離子通過孔的滲透時間與離子在孔中滑動所需的旁路時間之間的時間差。新發(fā)現(xiàn)的時間選擇性克服了孔徑的限制，為高性能膜的設計提供了一個新的理論。
Fig. 1. 大片MD脫鹽模型示意圖。
Fig. 2. GC角速度影響水通量和鹽分排泄。
Fig. 3. 剪切孔隙石墨烯模型中滑移速度引起的超高抗鹽性。
Fig. 4. 滑移引起的鹽排斥的軌跡分析。
Fig. 5. 孔隙率和孔徑對滲透率和選擇性的影響。
Fig. 6. 與其他最新型反滲透膜的滲透性和排鹽率比較。
相關研究成果于2020由加州大學Shaofan Li課題組，發(fā)表在Science Advances(DOI: 10.1126/sciadv.aba9471)上。原文：Surface slip on rotating graphene membrane enables the temporal selectivity that breaks the permeability-selectivity trade-off。
摘自《石墨烯雜志》公眾號：
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