渗透能是一种大规模的清洁能源，可通过离子选择膜直接转化为电能。先前报道的膜都不能满足超高功率密度、优异的机械稳定性和大规模制造的所有关键要求。
近日，北京航空航天大学高龙成副教授报道了开发了一种具有超薄选择性层的超高密度蘑菇状纳米通道阵列膜。
文章要点
1）纳米通道由两部分组成：茎部分是一种带负电荷的一维（1D）纳米通道阵列，其密度为1011 cm2，源自嵌段共聚物（BCP）的自组装；帽状部分是由单分子层超支化聚乙烯亚胺（h-PEI）形成的带正电的三维（3D）通道网络，相当于每个茎上有数十个1D纳米通道。选择层中纳米孔的总面密度可达1012 cm−2。
2）极高密度的离子通道表现出单向离子传输和良好的离子选择性，从而导致高性能的能量转换。在500倍盐梯度下，膜的输出功率密度达到22.4 W m−2，是所开发的膜中最高功率密度。值得注意的是，膜的制造得到了很好的控制，而不会牺牲高档和机械稳定性。
这种膜设计策略为大规模渗透能量转换提供了一条极有前途的途径。
参考文献
Chao Li, et al, Large-scale, robust mushroom-shaped nanochannel array membrane for ultrahigh osmotic energy conversion, Sci. Adv. 2021
DOI: 10.1126/sciadv.abg2183
http://advances.sciencemag.org/content/7/21/eabg2183
