超硬材料網(wǎng)

納米金剛石可能很小，但它們可以幫助解決當今人類面臨的最大問題之一，氣候變化。氫氣是一種清潔燃燒的燃料，在燃燒后只留下水。許多國家將氫氣視為實現(xiàn)零碳未來的途徑，但轉(zhuǎn)向氫氣經(jīng)濟需要其生產(chǎn)比現(xiàn)在更實惠。

       這張圖片提供了一個抽象的氧化石墨烯片（黑色層）的視覺表現(xiàn)，其中嵌入了納米鉆石（明亮的白色點）。納米鉆石產(chǎn)生了長距離的靜電力（模糊的白色圓圈），即使在潮濕的條件下也能穩(wěn)定片材，為氫氣的凈化創(chuàng)造了一種有希望的膜材料。
       在最近發(fā)表在《自然-能源》上的一項研究中，由京都大學綜合細胞-材料科學研究所（iCeMS）領(lǐng)導的研究人員描述了納米金剛石強化復合膜如何從其潮濕的混合物中凈化氫氣，使氫氣生成過程的效率和成本效益大大增加。
       領(lǐng)導iCeMS團隊的Easan Sivaniah教授說："有幾種可擴展的方法來生產(chǎn)氫氣，但氫氣通常以潮濕混合物的形式出現(xiàn)，其凈化是一個挑戰(zhàn)。膜技術(shù)可以實現(xiàn)節(jié)能和經(jīng)濟的分離過程。但我們需要有合適的膜材料來使其發(fā)揮作用。"
       一種石墨的水溶性衍生物氧化石墨烯（GO）可以組裝成一種可用于氫氣凈化的膜，氫氣很容易通過這些過濾器，而較大的分子會被卡住。
       在非常潮濕的條件下，氫氣通常與二氧化碳或氧氣分離。GO片是帶負電的，這導致它們相互排斥。當暴露在潮濕的環(huán)境中時，帶負電荷的片材會更加相互排斥，使水分子積聚在GO片材之間的空間，最終使膜溶解。
       共同監(jiān)督這項研究的Behnam Ghalei博士解釋說，在GO片上添加納米二維碼可以解決濕度引起的解體問題。"帶正電的納米金剛石可以抵消膜的負排斥力，使GO片更加緊湊和耐水"。
       該團隊還包括來自日本和國外的其他研究小組。日本同步輻射研究所（SPring-8 / JASRI）的研究人員進行了先進的X光研究。量子生命科學研究所（QST）幫助進行材料開發(fā)。上海科技大學（中國）和中央大學（臺灣地區(qū)）參與了最先進的材料特性分析。
       Sivaniah說："在我們與QST的Ryuji Igarashi博士的合作中，能夠獲得具有明確尺寸和功能的納米金剛石，如果沒有它，這項研究是不可能的。"重要的是，科研小組擁有一項專利技術(shù)，可以在未來以合理的成本擴大納米二聚體的生產(chǎn)規(guī)模"。
       納米金剛石潛在用途還不止氫氣生產(chǎn)。膜技術(shù)也可以通過有效地去除濕度來徹底改變工業(yè)生產(chǎn)的游戲規(guī)則，濕度控制在其他一些領(lǐng)域也至關(guān)重要，包括制藥、半導體和鋰離子電池生產(chǎn)。空調(diào)是最低效的冷卻方式之一，因為用于驅(qū)動空調(diào)的大量電力被用于去除濕度，產(chǎn)生更多的二氧化碳排放，并造成全球變暖的惡性循環(huán)。
       日本政府已經(jīng)建立了一個200億美元的綠色創(chuàng)新基金，以支持主要行業(yè)參與者和為市場帶來新技術(shù)的創(chuàng)業(yè)企業(yè)之間的聯(lián)合合作。