中评社北京11月26日电／据科技日报报导，看过《少年派的奇幻漂流》《鲁滨逊漂流记》等探险类电影的人都知道，在孤岛或茫茫大海中求生，如何获取淡水是最大挑战。试想一下，如果此时求生者拥有一个能快速从海水中提取大量淡水的小型手持装置，生存概率将大大提高。
日前获得上海市自然科学奖一等奖的项目“固液微观界面动力学性质的理论研究及其应用”，就可以让“少年派”“鲁滨逊”不再发愁。该项目由华东理工大学物理学院教授方海平团队研发，目前其科研成果——便携式海水淡化器已成功落地。这款海水淡化器外形和尺寸类似保温杯，重量不到1公斤，可为使用者提供超过1周的淡水。
为海水淡化提供理论支撑
这款形似保温杯的海水淡化器原理并不复杂。它的内部采用了特殊的氧化石墨烯膜，从而在有效阻挡并过滤盐离子的同时，允许水分子通过。
石墨烯是由碳原子组成的蜂窝状平面薄膜。其独特的二维结构使它在能源、材料等领域展现出巨大的应用潜力。国际上，研究人员普遍希望利用石墨烯的二维特性来构筑高性能的分离膜，以解决污水处理和海水淡化等领域的关键技术难题。然而，要实现这一目标，就要将石墨烯的层间距控制在十分之一纳米的精度，这无疑是一个极具挑战性的课题。长期专注水研究的方海平于2008年着手开展相关研究。
化学家们很早就发现，石墨烯的蜂窝状结构具有一种特殊的电子行为，被称为π电子。π电子能够与钠离子等阳离子产生强烈的相互作用，形成离子－π作用。然而，由于水合离子的存在，这种作用在水溶液中通常会被忽视。
方海平团队运用统计物理理论，认识到离子－π作用在水溶液中的重要性，并结合量子力学计算，开发了相应的分子动力学计算软件。团队提出要利用离子精确控制石墨烯膜的层间距，以实现离子筛分和海水淡化。令人兴奋的是，这一想法被实验成功验证，相关论文在《自然》杂志发表。
基于离子控制石墨烯膜的基础研究，团队历时几年研发出一款石墨烯复合海水淡化膜。根据装机实测结果显示，该膜的水通量约为美国陶氏2019年报导的海水淡化膜水通量的15倍，是目前在水通量方面最先进的实用化海水淡化膜。此外，这款保温杯大小的便携式海水淡化器已入选上海市绿色技术目录。
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