美國研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)利用氧化石墨烯層將污水變成飲用水的新方法，這可能在全球范圍內(nèi)改變凈水的游戲規(guī)則。

    該技術(shù)牽頭人、美國華盛頓大學(xué)圣路易斯分校工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院副教授斯里坎斯·辛格馬內(nèi)尼（Srikanth Singamaneni）表示，這一技術(shù)在日照充足的地方（如印度）十分有用，借助他們研發(fā)的材料，可將污水蒸發(fā)轉(zhuǎn)化為干凈的飲用水。

    根據(jù)在線發(fā)表在《先進(jìn)材料》的文章，這種新方法結(jié)合了細(xì)菌生產(chǎn)的纖維素和氧化石墨烯兩類材料，組合成雙層的“生物泡沫”。

    氧化石墨烯一直被譽(yù)為“真正的神奇材料”，摻入納米纖維素層后，這種實(shí)驗室創(chuàng)造的新材料同樣具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度大、彈性強(qiáng)、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好等特點(diǎn)。

    “過程是非常簡單的，” 辛格馬內(nèi)尼表示，“突出之處是細(xì)菌產(chǎn)生的納米纖維素纖維網(wǎng)具有將液態(tài)水高效蒸發(fā)的能力，同時可最大限度地減少所需熱量，蒸發(fā)過程幾乎是在瞬間完成。”

    “材料設(shè)計的新穎之處在于”，辛格馬內(nèi)尼稱，纖維素層提供結(jié)構(gòu)框架，填充的氧化石墨烯可吸收光能。光輻射到雙層結(jié)構(gòu)表面，被氧化石墨烯轉(zhuǎn)化為熱，由于納米纖維素層的隔熱作用，熱量主要集中在水表面而極少傳遞到水體中，從而在最大程度上減少了熱量的耗散，提高了轉(zhuǎn)化效率。

    雙層生物泡沫中底層的纖維素層相當(dāng)于海綿，將水吸取提升到頂層的氧化石墨烯層，水分在這里發(fā)生蒸發(fā)，然后就能夠很容易地在雙層結(jié)構(gòu)上表面收集淡水。

    雙層生物泡沫的制造過程也具有創(chuàng)新之處。與牡蠣生成珍珠的過程類似，特殊的細(xì)菌生成納米纖維素層，然后將氧化石墨烯嵌入到纖維素纖維層中。

    在培養(yǎng)產(chǎn)生纖維素的細(xì)菌時，我們將氧化石墨烯加入到培養(yǎng)基中“，論文第一作者、辛格馬內(nèi)尼實(shí)驗室的研究生江其勝（音）透露，”在適當(dāng)時刻，我們停止培養(yǎng)過程，去除培養(yǎng)基，將氧化石墨烯加入到新的培養(yǎng)基中，產(chǎn)生纖維素層，該層纖維素具有很高的機(jī)械強(qiáng)度“。這種生物泡沫也具有輕質(zhì)廉價的特點(diǎn)，從而適合成為凈化污水、淡化鹽水的工具。”

    纖維素可以大規(guī)模生產(chǎn)，“ 辛格馬內(nèi)尼說，”氧化石墨烯也十分便宜，人們可以產(chǎn)生成噸的淡水。雙層結(jié)構(gòu)的兩種原材料都很便宜，可大規(guī)模生產(chǎn)，因此其應(yīng)用價值難以估量。“這種合成方法還有助于研究其他新型納米結(jié)構(gòu)材料，例如研制殺菌效果和去除污染物更好的生物泡沫，使生產(chǎn)的水更適合飲用。課題組還將繼續(xù)探索這些新穎結(jié)構(gòu)的更多應(yīng)用。

    這種高效凈水材料不僅將給解決貧困地區(qū)人民的飲水問題帶來曙光，未來在保障戰(zhàn)場后勤供應(yīng)、保障前沿部署人員的飲水安全也將產(chǎn)生重要影響。