Les membranes nanoporeuses ont transformé la filtration de l’eau ainsi que diverses autres applications en éliminant efficacement les impuretés. Cependant, les scientifiques s’efforcent continuellement d’améliorer leur conception et leur efficacité. Une récente étude menée par le Prof. Amir Haji-Akbari et son équipe a révélé que l’agencement des trous de taille nanométrique sur la membrane a un impact significatif sur sa performance. Les résultats de l’étude ont été publiés dans ACS Nano.
Les membranes nanoporeuses, fabriquées à partir de matériaux tels que le graphène, les polymères et le silicium, ont prouvé leur succès dans la séparation des gaz, la dessalaison de l’eau, la filtration des virus, la production d’énergie, le stockage des gaz et la distribution de médicaments. Cependant, trouver un équilibre entre la perméabilité nécessaire pour permettre le passage des molécules souhaitées et le blocage efficace des molécules indésirables a représenté un défi.
Pour une dessalaison de l’eau efficace, une membrane doit avoir une perméabilité élevée pour l’eau tout en bloquant efficacement les petites solutés ioniques et moléculaires, ainsi que d’autres impuretés. Malheureusement, les chercheurs ont constaté que l’amélioration de la perméabilité d’une membrane compromet souvent sa sélectivité, et vice versa.
Pour résoudre ce problème, l’équipe de recherche a exploré la possibilité d’optimiser la chimie et la géométrie des nanopores isolés au sein de la membrane. Ils ont cherché à obtenir la perméabilité et la sélectivité souhaitées en ajustant précisément le placement du plus grand nombre possible de nanopores.
Grâce à des simulations informatiques, l’équipe a observé que la proximité entre les nanopores à l’échelle nanométrique peut avoir un impact significatif sur la perméabilité de l’eau et le rejet du sel. En comparant deux motifs de membrane, une structure en treillis hexagonal et une structure en nids d’abeilles, ils ont découvert que le motif hexagonal avec une plus grande distance entre les pores présentait une performance supérieure en termes de perméabilité et de sélectivité.
Ces découvertes remettent en question les théories existantes et fournissent des informations précieuses sur la façon dont les pores voisins influencent le mouvement des ions à travers les membranes. Grâce à une meilleure compréhension de ces effets, des conceptions plus efficaces de membranes nanoporeuses peuvent être développées pour la dessalaison de l’eau et d’autres processus de séparation.
Le Prof. Haji-Akbari a souligné que supposer que la résistance des pores est indépendante de la proximité des pores est incorrect. Les résultats de l’étude insistent sur l’importance de prendre en compte la proximité des pores dans la conception des membranes, ce qui permet une meilleure efficacité dans la filtration de l’eau et d’autres applications.
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