中國儲能網(wǎng)訊：12月8日，Nature子刊《Nature Communications》在線刊登了北京航空航天大學(xué)化學(xué)學(xué)院趙勇教授、王女副教授及其合作者的最新研究成果“仿生溫度響應(yīng)石墨烯膜用于門控及分子分離”（英譯：Bioinspired graphene membrane with temperature tunable channels for water gating and molecular separation），北京航空航天大學(xué)化學(xué)學(xué)院趙勇教授與王女副教授為共同通訊作者，2015級博士生劉敬崇為第一作者，北航為第一通訊單位。
膜分離作為選擇性分離領(lǐng)域的一種手段，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中起著不可替代的作用。近年來，快速的城市化和工業(yè)化進程，工業(yè)污水的肆意排放和潔凈生活飲用水的匱乏，讓持續(xù)枯竭的淡水資源的形勢變得愈發(fā)嚴(yán)峻。
以分離膜技術(shù)為代表的解決方案，引起了廣泛地關(guān)注和重視。趙勇教授、王女副教授課題組近年來在高效液體分離膜領(lǐng)域取得一系列進展：使用靜電紡絲技術(shù)結(jié)合其它合成手段制備了浸潤性可調(diào)的納米纖維膜，可用于高效油污吸附分離（Nanoscale2015,7,2625）；利用二元協(xié)同互補理念制備了大通量連續(xù)化油水分離器（J. Mater. Chem. A, 2016,4,4365）；使用靜電紡絲技術(shù)及水熱合成的方法，仿生制備了具有樹枝狀多級結(jié)構(gòu)的無機纖維膜，可實現(xiàn)高效乳液的分離（J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 12014；J. Mater. Chem. A, 2017, 5, 16134）；通過構(gòu)筑具有多尺度結(jié)構(gòu)網(wǎng)膜并精確調(diào)節(jié)其表面能，實現(xiàn)了基于有機液體表面張力差異的非水體系混合有機液體分離（NPG Asia Mater.2016, 8, e334；Small, 2017, 13, 4）。
在前期多相液體分離膜工作的基礎(chǔ)上，趙勇教授、王女副教授課題組進一步制備了具有仿生溫度響應(yīng)的石墨烯分離膜用于水門控及混合分子分離。在之前研究中，氧化石墨烯分離膜的孔徑無法實現(xiàn)簡單的原位調(diào)控，從而限制了其應(yīng)用。該工作從自然界中獲得靈感，模仿植物（如仙人掌）葉片在高溫下氣孔關(guān)閉調(diào)節(jié)水蒸發(fā)通量從而維持生命這一功能特性，仿生構(gòu)筑了“高溫閉孔，低溫開孔”的氧化石墨烯膜。
作者通過自由基聚合反應(yīng)將溫敏性高分子聚（N-異丙基丙烯酰胺）與氧化石墨烯共價連接，制備了孔徑可受溫度原位調(diào)控的氧化石墨烯分離膜。該分離膜在納濾尺度上表現(xiàn)出優(yōu)異的性質(zhì)，并且通過其溫度響應(yīng)性質(zhì)可實現(xiàn)不同尺寸混合分子的梯度分離。此研究拓展了智能響應(yīng)分離膜的應(yīng)用領(lǐng)域，為水凈化、精細(xì)化工分離等提供了新的處理思路，同時該膜在微流控及智能反應(yīng)器領(lǐng)域均有著潛在的應(yīng)用。
該論文得到了國家自然科學(xué)基金（21433012,21222309），中組部萬人計劃青年撥尖人才及北京航空航天大學(xué)拔尖人才計劃的支持。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-017-02198-5
