侯丹丹

该工作揭示了气-液界面 CO2 输运过程中一个关键调控因素：界面水合。相比单纯调节孔径或增强分子吸附作用，控制孔口附近水分子的分布和取向更直接地决定了 CO2 能否高效通过纳米孔。研究结果表明，疏水、近电中性的孔边环境更有利于提高 CO2 输运效率并维持离子阻隔，而过强的电荷和极性相互作用可能因诱导形成水壳层而适得其反。

该工作从纳流体传输机理出发，创新性地提出“流动阻力匹配”设计策略，通过多层级结构协同调控，在保证高渗透性的同时显著抑制非选择性泄漏。复合膜体系采用相分离法制备的多孔 PVDF 基底提供宏观机械支撑，在其上集成双层纳米孔石墨烯实现分子级筛分，并引入超薄 PDMS 涂层对缺陷进行有效封堵与修复，整体工艺与 MEMS 及微纳加工流程兼容，膜面积可扩展至 300 cm²，具备良好的规模化制造潜力。

受水和气体在石墨烯表面和碳纳米管内滑移行为的启发，石墨烯表面的水的滑移行为有利于气体扩散层中水的排出，从而有望减少水淹现象的发生。在传统基于碳黑的微孔层中加入仅1%质量分数的超临界流体剥离制备的石墨烯，微孔层表面的裂痕相比碳黑微孔层减少了60%，面电阻减少了3%，气体透过率增加了近3倍。