100倍！科学家研发出可用于清洁水源的超快速纳米过滤器

来自澳大利亚的研究人员们设计出一种纳米快速过滤器。与现有技术相比，该过滤器清洗脏水的速度比其快100倍。

设备易于扩大规模生产。该技术采用了自然生长在液态金属上的纳米结构。

皇家墨尔本理工大学(RMIT)和新南威尔士大学(UNSW)的研究人员是这一创新的缔造者，他们证明了以超快速度过滤水中的重金属和油是可以实现的。

如图所示为一种表面长有片状氧化铝化合物的金属液滴。每个0.03mm的薄片由大约20,000个纳米片堆叠而成。图片来源：RMIT

RMIT的研究员Ali Zavabeti博士说，水污染仍然是全球面临的重大挑战之一——每9个人中就有1个人家里没有干净的水。

Zavabeti说：“重金属污染会导致严重的健康问题，尤其儿童更易受到伤害。”

我们的新型纳米过滤器具有可持续性、环保性、可扩展性且成本较低。我们已经证明它可以去除水中的铅和油，但我们也知道它有可能对其他常见污染物也有效。以前的研究已经表明：我们所用的材料可有效吸收汞、硫酸盐和磷酸盐等污染物。随着进一步的开发和商业支持，这种新型纳米过滤器可成为解决脏水问题廉价且超快的解决方案。

研究人员开发的液态金属化学工艺具有广泛的应用前景，包括：电子、膜、光学和催化等领域。

“该技术具有重要的工业价值。因为它可以很容易地进行升级，液态金属可以重复使用，而且这个过程只需很短的反应时间且所需温度较低，”Zavabeti说。

项目负责人为Kourosh Kalantar-zadeh教授，他还担任澳大利亚研究理事会荣誉教授、澳大利亚研究理事会荣誉研究员和新南威尔士大学化学工程教授，他表示：该过程中所利用的液态金属化学能够使不同形状的纳米结构得以生长，或者可应用于纳米过滤器原子级别厚度的片材或纳米纤维结构。

传统上生长这些材料是功率密集型，需要高温、大量的加工时间并需使用有毒金属。而液态金属化学避免了所有这些问题，因此它是一个很好的替代品。

它的运行机制是怎么样的呢？

突破性的技术具有四个特点：可持续性、环保性、可扩展性、成本较低。研究人员通过将镓基液态金属与铝相结合来制造合金。当该合金暴露于水中时，纳米级的片状氧化铝化合物在表面上自然地生长。这些原子薄层比人类头发细10万倍，其以褶皱方式重新堆叠，使其具有高度多孔性。这种特性使得水能够快速通过，氧化铝化合物负责吸收污染物。

实验表明：由堆叠的原子薄片制成的纳米过滤器，可有效去除被污染且超过安全饮用水平13倍的铅，并且其十分擅于从水中分离油。

该过程不会产生浪费。液态金属只需铝和水就能重新用于新的纳米结构上。研究人员开发的方法可用于生长纳米结构材料，如超薄片材和纳米纤维。这些不同的形状具有不同的特征。纳米过滤器实验中使用的超薄片具有高机械刚度，而纳米纤维是高度半透明的。生长具有不同特性材料的能力有利于实现定制不同形状，以增强它们在电子、膜、光学和催化等多领域所需的不同性质。

原文来自：nanowerk，原文题目：Quick and not-so-dirty: A rapid nano-filter for clean water，由材料科技在线团队编译。