Según los informes, los materiales bidimensionales con un solo átomo de espesor, como el grafeno, son materiales ideales para construir membranas de nanofiltración ultrafinas. Sin embargo, las películas de grafeno de una sola capa se verán afectadas por problemas como el agrietamiento. Por eso, siempre se ha planteado la cuestión de cómo conseguir una excelente resistencia mecánica y una preparación sin fisuras de grandes superficies.
El equipo de Yuan Quan de la Universidad de Wuhan en China y el equipo de Duan Xianfeng de la Universidad de California en Los Ángeles, utilizaron películas de nanotubos de carbono con excelentes propiedades mecánicas y estructura porosa como capa de soporte mecánico del película de grafeno, convirtiendo así la película de grafeno en Se divide en múltiples microáreas para formar una estructura similar a la superficie de un "cubo de agua" arquitectónico, una hoja o el ala de un insecto.
La investigación muestra que este material, llamado "membrana compuesta de nanopantalla de grafeno/nanotubo de carbono", tiene un tamaño de poro de aproximadamente 0,6 nm, que es mayor que el tamaño de poro de las moléculas de agua (aproximadamente 0,3 nm), pero más pequeño que el tamaño de poro de algunos iones de sales metálicas (el ión de sodio hidratado mide aproximadamente 0,7 nm). Esto separa eficazmente las moléculas de agua y los iones de sal, y la tasa de rechazo de iones de sales metálicas como sodio, potasio y magnesio puede alcanzar más del 85 %, eliminando los contaminantes orgánicos en soluciones acuosas.
Este tipo de membrana tiene una alta permeabilidad. Una membrana de 1 cm 2 puede producir 1 ml de agua pura por minuto bajo una determinada presión, que es de 10 a 100 veces mayor que algunas membranas similares tradicionales. Sus propiedades mecánicas también son muy buenas y aún puede mantener la integridad estructural y la permeabilidad al agua bajo deformación por flexión.
Yang, primer autor del artículo e investigador de la Universidad de Wuhan, dijo que esta investigación supera las limitaciones de la aplicación práctica de materiales bidimensionales en el campo de la separación y abre la puerta a tecnologías eficientes y separación selectiva.