为了模仿和利用对生物过程至关重要的离子传输系统的功能，科研人员开发了仿生离子选择性膜，并在各种领域中显示出巨大的潜力。然而，由于低孔密度，低电导率或难以扩展等缺点，其实际应用受到严重限制。

近日，中科院理化技术研究所Xiang-Yu Kong，闻利平研究员，江雷院士报道了一种具有3D互连纳米孔和通过简单的光聚合带电的甲基丙烯酸2-羟乙酯（HEMAP）水凝胶膜。

文章要点

1）实验结果显示，HEMAP水凝胶膜具有高电导率，明显高于具有有序一维纳米通道（直径~100 nm，圆柱形通道，孔密度~5×10¹²/m²）的商用PC（聚碳酸酯）膜和中性的丙烯酸羟乙酯（HEA）水凝胶（分别是~4.5倍和8.1倍）。同时具有良好的离子选择性。此外，当盐度梯度出现时，基于HEMAP水凝胶的发电机可以将渗透能转化为电能。在50倍盐度梯度下的输出功率密度为5.38 W/m²，在500倍盐度梯度下的输出功率密度为20.54 W/m²，具有广泛的应用范围。

2）实验结果和理论研究表明，这种三维互连结构在增强带电离子输运和能量转换方面具有关键作用。

这项工作突出了三维相互连接的纳米孔在离子扩散方面的优势，并展示了其在渗透能量转换、水淡化和传感器方面的应用潜力。

Weipeng Chen, et al, Improved Ion Transport and High Energy Conversion through Hydrogel Membrane with 3D Interconnected Nanopores, Nano Lett., 2020

DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c01087

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.0c01087