海水淡化—石墨烯高性能膜技术重要突破
淡水是人类和其他生命赖以生存的最宝贵的资源之一，但由于人口增长，气候变化，和水污染，它的可用性越来越低。尽管有丰富的海水作为替代水资源，海水淡化通常受到生产率低、能耗相对高的限制。膜基海水淡化技术包括最先进的反渗透(RO)技术，已被证明比热脱盐方法更有效。传统的聚合反渗透膜仍然存在这样的缺陷，如污垢阻力低，选择性差，抗污稳定性低，抗化学/热降解差。因此，寻找和探索具有更好的渗透性，选择性，化学稳定性，并能同时抗污的新材料一直是科学家们不断努力的方向。
石墨烯的一般定义，想必很多人都已经了解，包括绝大多数石墨烯生产厂家。一般来说，石墨烯是指由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的单层二维碳纳米材料。是的，只有一层。后来，大家发现，有时候双层或者3-5层石墨烯的性能会更好。国际标准化组织（ISO）认定：当层数少于或等于十层时，可以称之为石墨烯，否则，就应该叫做石墨。
这个看似随意的数值其实有着它深刻的物理学含义。从热力学角度来讲，室温下十层或更少层薄片中的每一层原子都可以表现为单层石墨烯晶体。此外，薄片的刚性与层厚度的立方成正比。这就是说，较薄的石墨烯片层比较厚的石墨薄片具有更大的柔性。
由于膜的选择性依赖于膜孔径小于水合离子的孔径，因此膜分离技术是由膜的渗透性-选择性权衡规律决定的。
有鉴于此，美国加州大学伯克利分校的李少凡、张忠强等人，发现了一种之前未知的机制，该机制在使用孔径为2-4纳米的旋转纳米多孔石墨烯膜时打破了渗透率-选择性的权衡。
本文要点
1）报道了一个新的概念，采用滑移诱导的时间选择性脱盐分离机制，打破了渗透性-选择性矛盾，而没有严格依赖于小而均匀的孔隙尺寸。而且，通过调节孔隙度、膜的厚度和旋转速度可以获得所需的渗透率和选择性。
2）结果表明，即使在孔径大于水合离子孔径的情况下，旋转膜仍具有几乎100%的抗盐性，并且旋转膜在液体/石墨烯界面上的表面滑移使其同时具有超选择性和前所未有的高渗透性。
3）提出了一种“时间选择性”的新概念，将非常规选择性归因于离子通过孔的渗透时间与离子在孔中滑动所需的旁路时间之间的时间差。
总之，新发现的时间选择性克服了孔径带来的限制，为高性能膜的设计提供了一个新的理论。
这项研究工作以“Surface slip on rotating graphene membrane enables the temporal ivity that breaks the permeability-ivity trade-off”为题发表在顶级期刊《Science Advances》上。
