محققان آزمایشگاه ملی Lawrence Livermore (LINL) با همکاری دانشگاه برکلی کالیفرنیا غشاهایی با حفرههایی از جنس نانولوله‌های کربنی ساخته‌اند که به کمک آن امکان جداسازی ارزان‌تر گاز و مایع فراهم می‌شود.
ساخت غشاهای نانو مقیاس جدید
محققان آزمایشگاه ملی Lawrence Livermore (LINL) با همکاری دانشگاه برکلی کالیفرنیا، غشاهایی با حفرههایی از جنس نانولوله‌های کربنی ساخته‌اند که پیش‌بینی می‌شود مایعات و گازها، بتوانند درون آن سریع تر انتقال یابند. این غشاها می‌توانند برای نمک‌زدایی و جداسازی گازها مورد استفاده قرار گیرند.
در حال حاضر اغلب غشاهای موجود از جنس مواد پلیمری هستند و برای کاربردهای دما بالا مناسب نیستند و استفاده از آنها نمی‌تواند توازن قابل قبولی
تصویری از یک تراشه غشایی با ۸۹ حفره باز، هرکدام به قطر ۵۰ µm
بین ظرفیت جداسازی و انتخابگری آن برقرار نماید. (یعنی ظرفیت جداسازی بالا مساوی با انتخابگری کم و بالعکس خواهد بود.) اما دانشمندان با استفاده از نانولوله‌های کربنی توانسته‌اند این دو امر را با هم جمع کرده و امکان انتخابگری خوب و در عین حال ظرفیت بالای جداسازی را فراهم کنند.
این محققان توانسته‌اند روشی برای ساخت این غشاها بیابند که با سیستم‌های میکروالکترومکانیکی (MEMS) هم سازگار باشد. آنها در این روش از رسوب‌دهی بخار شیمیایی (CVD) برای رشد آرایه‌هایی عمودی و متراکم از نانولوله‌های کربنی دو جداره (DWNTs) روی یک تراشه سیلیکونی استفاده کرده‌اند.
در مرحله بعد محققان این نانولوله‌های کربنی دو جداره را با استفاده از شبکه سخت Si3N4 و به روشCVD کم فشار کپسوله نموده و پس از آن با حذف کردن Si3N4 های اضافی به روش آسیاب یونی، دو انتهای این نانولوله‌ها را به کمک حکاکی یونی فعال باز کردند؛ در نتیجه غشاهایی روی یک تراشه سیلیکونی با حفرههایی به ابعاد ۲ –۱٫۳ nm از جنس نانولوله‌های کربنی ایجاد شدند.
از همین روش می‌توان برای تولید غشاهایی شامل نانولوله‌های چند جداره با حفره‌های بزرگ‌تر استفاده نمود. اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد که جریان گاز عبوری از غشاهای DWNT از لحاظ اندازه، بیش از مقدار پیش‌بینی شده مدل نفوذ استاندارد Knudsen است.
جریان آب در این غشاها سه مرتبه بیشتر از مدل‌های جریان پیوسته استاندارد است . شبیه‌سازی‌های دینامیک مولکولی، این جریان زیاد را به تشکیل سیم‌های آبی داخل این نانولوله‌ها مربوط می‌دانند. در عین حال به نظر محققان این جریان زیاد می‌تواند ناشی از سطوح بدون اصطکاک داخل این لوله‌ها نیز باشد. به گفته یکی از محققان LINL این غشاهای جدید با دارا بودن حفره‌های کوچک‌تر و با تراکم بسیار و امکان عبور شدت جریان زیاد از هر حفره، از لحاظ گذردهی آب و هوا از غشاهای پلی‌کربناتی فعلی بسیار برترند.
این غشاهای بهبود یافته کاربردهای فراوانی، از حذف دی اکسید کربن خروجی از کارخانه‌ها تا تصفیه آب دارند.
نتایج کار این محققان در مجله Science به چاپ رسیده است.
