12月8日，Nature子刊《NatureCommunications》在線刊登了北京特種航天大學化學學院趙勇教授、王女副教授及其合作者的最新研究成果“仿生溫度響應(yīng)石墨烯膜用于門控及分子分離”（英譯：Bioinspiredgraphenemembranewithtemperaturetunablechannelsforwatergatingandmolecularseparation），北京特種航天大學化學學院趙勇教授與王女副教授為共同通訊作者，2015級博士生劉敬崇為第一作者，北航為第一通訊單位。

膜分離作為選擇性分離領(lǐng)域的一種手段，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中起著不可替代的作用。近年來，快速的城市化和工業(yè)化進程，工業(yè)污水的肆意排放和潔凈生活飲用水的匱乏，讓持續(xù)枯竭的淡水資源的形勢變得愈發(fā)嚴峻。

以分離膜技術(shù)為代表的解決方案，引起了廣泛地關(guān)注和重視。趙勇教授、王女副教授課題組近年來在高效液體分離膜領(lǐng)域取得一系列進展：使用靜電紡絲技術(shù)結(jié)合其它合成手段制備了浸潤性可調(diào)的納米纖維膜，可用于高效油污吸附分離（Nanoscale2015,7,2625）；利用二元協(xié)同互補理念制備了大通量連續(xù)化油水分離器（J.Mater.Chem.A,2016,4,4365）；使用靜電紡絲技術(shù)及水熱合成的方法，仿生制備了具有樹枝狀多級結(jié)構(gòu)的無機纖維膜，可實現(xiàn)高效乳液的分離（J.Mater.Chem.A,2016,4,12014；J.Mater.Chem.A,2017,5,16134）；通過構(gòu)筑具有多尺度結(jié)構(gòu)網(wǎng)膜并精確調(diào)節(jié)其表面能，實現(xiàn)了基于有機液體表面張力差異的非水體系混合有機液體分離（NPGAsiaMater.2016,8,e334；Small,2017,13,4）。

在前期多相液體分離膜工作的基礎(chǔ)上，趙勇教授、王女副教授課題組進一步制備了具有仿生溫度響應(yīng)的石墨烯分離膜用于水門控及混合分子分離。在之前研究中，氧化石墨烯分離膜的孔徑無法實現(xiàn)簡單的原位調(diào)控，從而限制了其應(yīng)用。該工作從自然界中獲得靈感，模仿植物（如仙人掌）葉片在高溫下氣孔關(guān)閉調(diào)節(jié)水蒸發(fā)通量從而維持生命這一功能特性，仿生構(gòu)筑了“高溫閉孔，低溫開孔”的氧化石墨烯膜。

作者通過自由基聚合反應(yīng)將溫敏性高分子聚（N-異丙基丙烯酰胺）與氧化石墨烯共價連接，制備了孔徑可受溫度原位調(diào)控的氧化石墨烯分離膜。該分離膜在納濾尺度上表現(xiàn)出優(yōu)異的性質(zhì)，并且通過其溫度響應(yīng)性質(zhì)可實現(xiàn)不同尺寸混合分子的梯度分離。此研究拓展了智能響應(yīng)分離膜的應(yīng)用領(lǐng)域，為水凈化、精細化工分離等提供了新的處理思路，同時該膜在微流控及智能反應(yīng)器領(lǐng)域均有著潛在的應(yīng)用。

該論文得到了國家自然科學基金（21433012,21222309），中組部萬人計劃青年撥尖人才及北京特種航天大學拔尖人才計劃的支持。