有史以来对工业生产的小直径碳纳米管膜的首次研究表明，这些材料在特性和性能方面与小型实验室原型一样好。这些实验还揭示了一些重要的现象，可以在诸如海水淡化，空气净化和工业气体分离等应用中得到很好的应用，举三个例子来说。
转换二氧化碳，水和太阳能或风能
德克萨斯大学奥斯汀分校的领导Benny Freeman解释说：“我们是首次对一家初创公司大规模制造的碳纳米管（CNT）膜进行测试，这与以前的研究完全不同，以前的研究仅针对实验室小批量生产的CNT膜，能够以较低的成本获得如此大量此类材料的生产是一项令人兴奋的发展。”
Freeman和他康涅狄格大学的的同事以及位于纽约市的初创公司Mattershift决定研究通过这些膜的气体和水的传输方式，来了解它们在这方面的特性和性能是否与先前研究过的实验室规模原型相符合。“我们发现他们的确做到了，同时也观察到一些重要的现象，在之前只是预测这些现象会出现在小尺寸碳纳米管上，而在实验中并不常见。”
CNT内壁的表面扩散
所谓的电弧放电CNT的管的内径仅在0.67nm和1.27nm之间。 在如此小规模的研究中，研究人员预测应该存在一定的运输机制，包括沿着纳米管内壁的表面扩散。Freeman说：“这里的运输类型与传统的努森扩散或粘性流动完全不同，特别是，它比努森扩散快得多，因为吸收现象开始在这里变得很显著。”
“例如，我们发现丙烷会像氦一样通过这些膜扩散，尽管丙烷的重量比氦重11倍，所以通常预计流动的速度要慢得多。我们认为，快速运输速率来自碳氢化合物对内部CNT壁的亲和力。”
吸收效应很关键
研究人员还观察到，流过膜的水量比Hagen-Poiseuille流量高1000倍，这一结果与之前对实验室材料的研究结果一致。另一个重要发现是在混合运输实验中，二氧化碳在氮气中的扩散速度比氮气快。Freeman再一次强调，这种行为可能是由于吸收效应。
“Mattershift希望利用这些现象只消耗很少的能源来将燃料和生物燃料从稀的能源（如水）中分离出来，”他在纳米技术网站上说到。“使用这些膜去除空气中的二氧化碳并催化还原成乙醇和其他液体运输燃料也是一种可能性。”
事实上，Mattershift创始人兼首席执行官Rob McGinnis表示，使用传统技术已经可以完成这一步骤，但到目前为止，成本太高，无法实用。他在一份公司新闻稿中写道：“利用我们的技术，能够生产出比化石更便宜的零碳汽油、柴油和喷气燃料。”
面向现实世界的应用
Mattershift还表示，它正致力于使用这些膜从玉米，甘蔗和纤维素发酵液等来源中提取乙醇燃料，从而将这种可再生燃料的化石燃料用量减少90％ – 将蒸馏技术替换为一种称为渗透蒸发的技术。
Freeman补充说：“我们期待着发现这种新型膜片在这种工业气体和能量应用中的作用。我们的实验室是这些领域的领导者，并且有机会获得这些商用CNT膜有望带来新的在现实中的应用。”
原文题目：CNT membranes go industrial
化学慧纳米材料系列产品
