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行業(yè)動態(tài)
澳科學(xué)家研發(fā)出可用于清潔水源的超快速納米過濾器
發(fā)表時(shí)間：2018-09-26 13:53:02 作者： 來源：新材料產(chǎn)業(yè) 瀏覽：次
來自澳大利亞的研究人員們設(shè)計(jì)出一種納米快速過濾器
。與現(xiàn)有技術(shù)相比，該過濾器清洗臟水的速度比其快100倍
。設(shè)備易于擴(kuò)大規(guī)模生產(chǎn)
。該技術(shù)采用了自然生長在液態(tài)金屬上的納米結(jié)構(gòu)皇家墨爾本理工大學(xué)(RMIT)和新南威爾士大學(xué)(UNSW)的研究人員是這一創(chuàng)新的締造者，他們證明了以超快速度過濾水中的重金屬和油是可以實(shí)現(xiàn)的
。
如圖所示為一種表面長有片狀氧化鋁化合物的金屬液滴。
每個(gè)0.03mm的薄片由大約20,000個(gè)納米片堆疊而成
。RMIT的研究員Ali Zavabeti博士說，水污染仍然是全球面臨的重大挑戰(zhàn)之一——每9個(gè)人中就有1個(gè)人家里沒有干凈的水。Zavabeti說：“重金屬污染會導(dǎo)致嚴(yán)重的健康問題，尤其兒童更易受到傷害。”我們的新型納米過濾器具有可持續(xù)性、環(huán)保性、可擴(kuò)展性且成本較低。我們已經(jīng)證明它可以去除水中的鉛和油 ，但我們也知道它有可能對其他常見污染物也有效
。以前的研究已經(jīng)表明：我們所用的材料可有效吸收汞、硫酸鹽和磷酸鹽等污染物
。隨著進(jìn)一步的開發(fā)和商業(yè)支持
，這種新型納米過濾器可成為解決臟水問題廉價(jià)且超快的解決方案。
研究人員開發(fā)的液態(tài)金屬化學(xué)工藝具有廣泛的應(yīng)用前景，包括：電子
、膜
、光學(xué)和催化等領(lǐng)域“該技術(shù)具有重要的工業(yè)價(jià)值。因?yàn)樗梢院苋菀椎剡M(jìn)行升級
，液態(tài)金屬可以重復(fù)使用
，而且這個(gè)過程只需很短的反應(yīng)時(shí)間且所需溫度較低，”Zavabeti說
。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人為Kourosh Kalantar-zadeh教授，他還擔(dān)任澳大利亞研究理事會榮譽(yù)教授
、澳大利亞研究理事會榮譽(yù)研究員和新南威爾士大學(xué)化學(xué)工程教授，他表示：該過程中所利用的液態(tài)金屬化學(xué)能夠使不同形狀的納米結(jié)構(gòu)得以生長
，或者可應(yīng)用于納米過濾器原子級別厚度的片材或納米纖維結(jié)構(gòu)
。傳統(tǒng)上生長這些材料是功率密集型，需要高溫、大量的加工時(shí)間并需使用有毒金屬。而液態(tài)金屬化學(xué)避免了所有這些問題，因此它是一個(gè)很好的替代品。
它的運(yùn)行機(jī)制是怎么樣的呢？
突破性的技術(shù)具有四個(gè)特點(diǎn)：可持續(xù)性
、環(huán)保性、可擴(kuò)展性、成本較低。研究人員通過將鎵基液態(tài)金屬與鋁相結(jié)合來制造合金。當(dāng)該合金暴露于水中時(shí)，納米級的片狀氧化鋁化合物在表面上自然地生長。這些原子薄層比人類頭發(fā)細(xì)10萬倍，其以褶皺方式重新堆疊，使其具有高度多孔性。這種特性使得水能夠快速通過，氧化鋁化合物負(fù)責(zé)吸收污染物。實(shí)驗(yàn)表明：由堆疊的原子薄片制成的納米過濾器，可有效去除被污染且超過安全飲用水平13倍的鉛，并且其十分擅于從水中分離油。
該過程不會產(chǎn)生浪費(fèi)
。液態(tài)金屬只需鋁和水就能重新用于新的納米結(jié)構(gòu)上。研究人員開發(fā)的方法可用于生長納米結(jié)構(gòu)材料，如超薄片材和納米纖維。這些不同的形狀具有不同的特征。納米過濾器實(shí)驗(yàn)中使用的超薄片具有高機(jī)械剛度，而納米纖維是高度半透明的。生長具有不同特性材料的能力有利于實(shí)現(xiàn)定制不同形狀，以增強(qiáng)它們在電子、膜 、光學(xué)和催化等多領(lǐng)域所需的不同性質(zhì)。
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