غشاهای نمک‌زدای آب؛ جایگزینی برای سیستم‌های نمک‌زدایی

به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از وبگاه سای‌تِک‌دِیلی (SciTechDaily)، یک تیم پژوهشی به سرپرستی دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله (KAUST) در عربستان سعودی، موفق شدند غشاهایی مبتنی‌بر پلیمرهای فوق‌نازک بسازند که نمک را از آب شور و آب دریا حذف می‌کنند و جایگزینی بالقوه برای سیستم‌های نمک‌زدایی کنونی هستند.
یو هان (Yu Han)، سرپرست این پژوهش، می‌گوید: غشاهای نمک‌زدایی آب باید به طور هم‌زمان شار آب و دفع نمک بالایی از خود نشان دهند. نانومواد کربنی، مانند نانولوله‌های کربنی و گرافن، به دلیل شیمی سطحی منحصربه‌فرد و تمایل به انباشته‌شدن در کانال‌هایی با قطر کمتر از یک نانومتر، با این نیازها مطابقت دارند؛ اما، مشکلِ تراز کانال و انباشته‌شدن، مانع استفاده از آن‌ها در غشاها در مقیاس بزرگ می‌شود.
جی شن (Jie Shen)، یکی از پژوهشگران این تیم، می‌گوید: یکی از راه‌های رفع این محدودیت‌ها، غشاهای کربنی متخلخل دوبعدی با کانال‌های حمل‌ونقل مولکولی زیرنانومتری است که به صورت منظم و یکنواخت توزیع شده‌اند؛ اما، این غشاها معمولاً در محلول سنتز می‌شوند، که  باعث رشد تصادفی یک ساختار سه‌بعدی نامنظم با ریزمنافذی می‌شود که به‌سختی قابل مشاهده هستند.

پژوهشگران با استفاده از رسوب شیمیایی بخار، تکنیکی را طراحی کرده‌اند که به رشد چارچوب‌های پلیمری مزدوج دوبعدی و تبدیل آن‌ها به لایه‌های کربنی فوق نازک کمک می‌کند. پژوهشگران کشف کردند که مولکول‌های آب به جای اینکه در طول غشا در امتداد کانال‌های مثلثی عمودی به‌عنوان زنجیره‌های یک‌بعدی حرکت کنند، در داخل غشا یک شبکه سه‌بعدی تشکیل دادند؛ این انتقال سریع آب از طریق غشا را توضیح می‌دهد.

تیم پژوهشی، اکنون در حال کار بر روی بهبود خاصیت ضدرسوب، استحکام مکانیکی و پایداری شیمیایی طولانی‌مدت غشا برای کاربردهای عملی آینده است. آن‌ها همچنین در حال تنظیم دقیق خواص شارژ سطحی و اندازه کانال آن هستند. هدف نهایی دانشمندان ارائه یک بُن‌سازه (پلتفرم) چندمنظوره همه‌کاره است که نیازهای مختلف مانند غربال یونی، سنجش تک‌مولکولی و رابط‌های عصبی را برآورده می‌کند.