近日，江苏大学机械工程学院张忠强、丁建宁教授团队与美国加州大学伯克利分校李少凡教授团队合作，在多孔反渗透膜领域取得了突破性进展。研究主要基于“时间维度选择性”（TemporalSelectivity）提出了石墨烯-铜反渗透膜旋转离心机，实现了选择性和渗透性的同步提高，将对石墨烯基纳米多孔反渗透离心机的设计及应用起到重要推动作用。该成果以题为“On the temporal selectivity of desalination for a porous composite graphene-copper membrane (GCuM): A molecular dynamics study”在线发表于海水淡化与膜科学领域国际权威学术期刊《Desalination》（SCI一区，影响因子11.211）。 传统的膜渗透-分离技术主要依赖于渗透微孔的特征尺寸实现水分子渗透和盐离子截留，一方面需要超高的反渗透压力，另一方面，渗透微孔的特征尺寸造成渗透性和选择性的相互制约（Trade-off）。张忠强教授团队于2020年已经在《ScienceAdvances》上提出了一种时间维度离子选择性新机理，为海水淡化反渗透膜设计与制备提供了理论支撑。然而，在大面积单层石墨烯表面实现纳米级微孔的均匀化制备在实验制备上仍存在诸多困难，因此，亟需进一步阐明石墨烯与基底复合离子反渗透膜的时间维度反渗透机理及特性，为时间维度离子反渗透装备设计与制造提供理论指导。 
该论文创新性提出采用带有“大孔”（大于水合离子直径）的旋转多孔石墨烯-铜复合膜（GCuM）实施反渗透滤盐，理论和数值上实现了156 L/cm2/day/MPa的超高渗透率时大于90%的离子截留率，比已有的反渗透膜研究和新型商业滤盐反渗透膜高2.6 - 1000倍。该成果从边界滑移角度解释了滑移速度对反渗透效率的影响规律，并从分子机理（水合离子、能障）方面明确了边界滑移速度对盐截留的作用机制。此外，进一步推导了针对GCuM的“时间维度选择性”理论，解释了孔隙尺寸、膜厚度和水合离子质量对高渗透性和滤盐性的影响机制。研究成果继“Surface slip on rotating graphene membraneenables the temporal selectivity that breaksthe permeability-selectivity trade-off”（ScienceAdvances 6,eaba9471 (2020)）之后，进一步阐明了“时间维度离子选择性”机理，为反渗透海水淡化装备设计提供工程参考，将在海水淡化、污水处理等领域发挥重要指导作用。 该论文署名江苏大学机械工程学院/智能柔性机械电子研究院为第一单位，博士生张福建和张忠强教授为该论文共同一作，张忠强教授、李少凡教授和丁建宁教授为共同通讯作者。论文所涉及研究内容得到了国家自然科学基金项目的资助。 原文链接： https://doi.org/10.1016/j.desal.2022.116182 http://advances.sciencemag.org/content/6/34/eaba9471 | 
