近日，福建省柔性功能材料重点实验室张志森副教授和吴建洋教授团队与杭州电子科技大学的梁立军副研究员合作，基于纺织品的编织结构构建了石墨烯纳米编织反渗透膜，通过分子动力学模拟深入揭示了石墨烯纳米编织反渗透膜的排盐机理及其排盐动力学行为，为设计兼具高选择性、高水通量及优异力学性能的反渗透膜提供了全新的思路。相关结果以“Graphene-based Woven Filter  Membrane with Excellent Strength and Efficiency for Water Desalination”为题在海水淡化相关研究的权威期刊Desalination (IF: 9.501)发表。

　　纳米多孔石墨烯/氧化石墨烯（NPGs/ NPGOs）因其具有较高的选择性分离效率，在近些年被广泛应用于海水淡化的研究。尽管石墨烯等低维材料在没有缺陷的情况下具有优异的力学性能，但是人为引入的纳米孔将会一定程度上降低其力学性能，纳米孔的撕裂将会影响排盐效率甚至破坏整个过滤系统，所以反渗透膜的力学性能与过滤性能同样重要，而NPGs/NPGOs很难同时实现高水通量和优良的力学性能。

　　鉴于编织结构可以增强力学性能优势的特点，福建省柔性功能材料重点实验室张志森副教授和吴建洋教授研究团队模仿纺织品的编织结构，构建了用于海水淡化的纳米编织反渗透膜（GWFMs），可以显著提高其力学性能。通过分子动力学模拟，研究团队研究了GWFMs的水渗透通量、排盐效率、抗拉强度以及Na+、Cl-和H2O通过纳米孔时的自由能能垒，进而分析了GWFMs的水渗透性能、排盐性能和力学性能。GWFMs的抗拉强度可达42.29 ~ 48.87 GPa，大于NPGs/NPGOs的抗拉强度；水通量高达18.53 ~ 39.22 L cm-2 day-1 MPa-1，比现有商业反渗透膜高三个数量级。GWFM-0.6nm体系下，水分子与Na+/Cl−之间的自由能垒差可达到~35 kBT，这也保证在模拟的时间内，GWFM-0.6nm体系在10MPa ~ 500MPa恒压下的脱盐效率能保持接近100%。这项研究为利用纳米编织技术设计具有高水通量和高抗拉强度的脱盐反渗透膜提供了重要的参考和依据。