近日，我院量子材料实验室声学材料与芯片团队刘科海副教授联合多所高校团队，在《Advanced Functional Materials》发表最新研究成果，成功开发出氧化石墨烯-碳纳米管（GO/CNT）超薄复合膜，攻克了传统氧化石墨烯（GO）膜高压易损与通量受限的行业难题。该技术将纳米过滤效率提升至工业实用水平，为水处理、制药及能源领域带来革命性突破。

研究团队提出了层叠式湿法成型工艺：通过精准控制GO纳米片尺寸（0.81–29 μm）与CNT负载量（0–10 mg·m⁻²），构建“CNT骨架+GO孤岛”复合结构（图1）。碳纳米管网络通过π-π相互作用支撑GO层，将其自由支撑直径从310 nm降至110 nm，同时提升膜厚与杨氏模量，使抗压强度提升120%–130%。复合膜厚度仅45–68 nm（比文献报道薄1–2个数量级），大幅降低制造成本。

图1 通过Bi₂WO₆的晶格框架稳定亚稳态的WO₃铁电相

经过测试，通过新型工艺制备的复合膜在高压稳定性、高效分离性以及工业兼容性上有更有的参数。

高压稳定性，耐受压力高达60 bar（普通GO膜仅20 bar），通量达966 ± 96 L·m⁻²·h⁻¹（图4c），单位厚度通量超越现有膜材料1–3个数量级。高效分离：在20 bar压力下，对染料分子（如结晶紫、刚果红）截留率>98.7%，对茶多酚（458 Da）截留率>90.4%，水通量达569 L·m⁻²·h⁻¹。工业兼容性：在60 bar高压下，通量较商用NF270膜提升45%，72小时运行无溶胀污染。

研究团队表示，该技术可持续用于高效净化染料废水及茶饮（东方树叶系列实测验证）；生物制药：精准分离小分子药物（如319.9 Da亚甲蓝）；能源与电子：溶剂过滤及电池电解质纯化。团队已通过机械模拟（COMSOL）优化CNT负载量，为规模化生产铺平道路。

刘科海副教授指出：“GO/CNT复合膜首次实现高压、高通量、超薄厚的协同突破，将推动纳米过滤技术从实验室走向工业应用。”