| 고효율 정수 가능한 신형 그래핀 박막 개발 | ||
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 중국 우한대학 위안취안(袁荃) 연구팀과 미국 캘리포니아대학 로스앤젤레스캠퍼스 돤샹펑(段鑲鋒) 연구팀은 공동으로 물속의 염이온과 유기오염물을 고효율적으로 분리할 수 있는 초박형 고강도 박막을 개발했다. 그래핀 등 재료로 제조한 해당 박막은 물의 정화, 화학공업원료 분리정제 등 분야에 응용될 전망이다. 그래핀과 같은 원자 한층 두께의 2차원 재료는 초박 나노여과막 제조의 이상적인 재료이다. 하지만 단일 그래핀 박막은 파열 등 영향을 받는다. 따라서 우수한 기계적 강도와 대면적 무균열 성능을 보유한 그래핀 박막의 제조가 어려움으로 되고 있다. 연구팀은 기계적 성능이 우수한 다공성 구조 탄소나노튜브 박막을 그래핀 박막의 기계적 지지층으로 하여 그래핀 박막을 여러 개 미세영역으로 분할했다. 이로써 "워터큐브" 건축물 표면, 나무잎 또는 곤충 날개와 유사한 구조를 형성했다. 그래핀 박막 내부에 결함 및 균열이 존재하거나 또는 그래핀 박막이 외부 파괴를 입을 경우 탄소나노튜브 격자구조는 결함 확장을 저지해 결함을 국소 범위에 제한시킬 수 있다. "그래핀 나노체(nanosieve)/탄소나노튜브 복합 박막"이라 불리는 해당 재료의 구멍 지름(약 0.6nm)은 물분자(약 0.3nm)보다 크고 일부 금속염 이온(수화나트륨 이온≈0.7nm) 보다 작기에 물분자와 염이온을 효과적으로 분리할 수 있다. 동 박막의 나트륨/칼륨/마그네슘 등 금속염 이온 분리율은 85% 이상이고 수용액속 유기오염물 분자 분리율은 99%에 달한다. 동 박막은 매우 높은 투수율을 보유하고 있다. 일정한 압력조건에서 1cm² 박막으로 매분 1ml 정제수를 획득할 수 있는데 이는 재래식 유사박막의 10~100배이다. 기계적 성능 면에서 동 박막은 휨 변형 상황에서도 구조 완전성, 투수율 등 특성을 유지할 수 있다. 해당 연구는 분리 분야에서 2차원 재료의 실제 응용의 한계성을 극복함으로써 고효율 선택적 분리의 서막을 열었다. 정보출처 : http://www.xinhuanet.com/science/2019-06/19/c_138155669.htm |
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