5月30日消息，由倫敦帝國理工學院的研究人員領導的一個團隊研究了水分子如何在密閉空間中移動。他們發現，通過一種聚酰胺 (PA) 膜可以去除海水中的鹽分，從而產生淡水。

該研究可能對水凈化和海水淡化過程產生重大影響，這對于飲用水和工業過程用水非常重要，包括農業和能源系統。

圖片來源：CC0 公共領域

以前人們認為，水在膜內的行為與它沒有被困住時的行為類似，例如當水被保存在玻璃杯中時，但該研究的第一作者，帝國理工化學工程系Joao Cabral 教授似乎不太認可這樣的見解。

卡布拉爾教授說：“這聽起來很不合理，一個被限制在僅比分子本身大小稍大的空間內的分子會像沒有受到阻礙一樣移動。”

研究小組在核反應堆中使用了一種稱為準彈性和非彈性中子散射的實驗技術來測量水分子運動的幾何形狀，并計算出多個擴散系數——水通過膜材料擴散的速度。

這使他們能夠了解分子水平上發生的事情，研究人員通過測量中子和樣本之間的相互作用來解釋水分子的特性。

卡布拉爾教授指出，這些類型的復雜實驗只有通過國際合作才能實現，在這種情況下，通過與法國格勒諾布爾勞厄-朗之萬研究所的專家合作，有了不一樣的發現。

設計下一代膜

這項研究的意義在于，它將使設計用于海水淡化和水凈化的下一代膜的工程師能夠通過精確的測量來錨定他們的工作。

卡布拉爾教授指出：人們正在嘗試設計新材料，而這樣做的方法可以通過反復試驗，因此工程師將嘗試組合不同的材料，直到它們獲得卓越的性能。

設計新材料的一種方法是使用計算機模擬，但這些模擬器無法獲得嚴格的實驗測量來錨定他們的工作。

這位帝國研究人員補充指出，他們的研究現在允許任何想要設計新材料的人用這些非常精確的數值來錨定和驗證他們的工作，這些數值可以說明水能夠以多快的速度穿過膜，以及水可以通過何種機制穿過這種材料。

該研究發表在《自然通訊》上。