分离膜

未来的发展仍需聚焦于三个核心方向：一是突破单层纳米片的规模化制备与有序组装技术，实现商业可行的卷对卷制膜工艺；二是深入解决膜污染、浓差极化、机械稳定性与通道缺陷等实际应用难题，推动二维膜从实验室走向工业化；三是聚焦“杀手级”应用场景，如电化学离子交换膜和膜色谱纯化等新兴方向，以发挥二维材料的结构与表面优势，赋能高附加值产业。

通过对这些不同孔径和功能的纳米孔进行研究，科学家们可以深入了解纳米尺度下水分子传输的机制，以及如何通过调整纳米孔的结构来提高水传输效率，这在海水淡化等领域具有重要应用价值。

该纳米孔展现出高离子选择性和整流电流-电压特性。静电门控显著提升整流比至超高压值。跨膜电压诱导TLG纳米孔呈现可逆的导电“开”和“关”状态，模拟了电兴奋细胞中的动作电位。理论建模揭示，通过1纳米厚锥形通道的独特离子传输，归因于TLG纳米孔基部和尖端处电双层（EDL）重叠强度的对比。结合内部不均匀电场，这导致整流方向发生逆转，与传统微观锥形通道截然不同。本研究为开发超薄体外仿生装置提供了新思路，其在能量转换和生物传感等领域具有广泛应用前景。

通过引入碳纳米管（CNT）网络作为力学支撑框架，GO层原本的百纳米级支撑网格（衬底膜孔径导致）分割为”纳米级网格”。通过结构设计后的GO/CNT复合膜耐压强度达60 bar（较纯GO膜提升3倍），水通量最高可达966 L m-2 h-1（单位厚度通量较其他GO基纳滤膜提升1-3个量级）。

为了调整单层多孔石墨烯膜的孔径分布和电荷分布，作者使用分子工程技术，选择性得封堵石墨烯膜中缺陷和大孔，实现膜孔径的缩小和分布的收紧，同时在膜表面引入正电荷，形成分子工程修饰的单层多孔石墨烯膜。该膜能够实现单/单价和单/二价阳离子的的高效分离，K+/Li+和K+/Mg2+的分离比分别可达20和330以上，并在处理废旧锂离子电池浸出液时，可以实现Li+和Co2+、Ni2+、Mn2+离子的高效分离，分离比可超过900，进而实现对锂资源的高效回收。