Los sistemas basados ​​en membranas tienen un gran potencial como alternativas de bajo consumo energético en aplicaciones como la desalinización, recuperación farmacéutica, depuración y tratamiento de residuos.

Los científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) han creado las membranas sin defectos más grandes de las que se ha informado hasta la fecha que explotan por completo las propiedades únicas de transporte de masa de los nanotubos de carbono como canales de flujo. Este trabajo fue publicado recientemente en línea en Ciencia avanzada .

Los materiales químicamente robustos que transportan moléculas de forma selectiva a un ritmo elevado son clave para desarrollar sistemas de membranas avanzados que superen a los productos de última generación. Nanotubos de carbono:canales de carbono más de 50, 000 veces más delgado que un cabello humano:pertenecen a esta clase de bloques de construcción de membranas altamente prometedores. A diferencia de los materiales porosos convencionales, Estos pequeños canales permiten un flujo de gas y líquido excepcionalmente rápido que se vuelve aún más rápido a medida que los tubos se hacen más pequeños

Para aprovechar al máximo los beneficios de estos extraordinarios materiales, maximizar la densidad de los nanotubos de carbono abiertos a través de la membrana es fundamental. Los investigadores de LLNL crecieron en alta densidad, nanotubos de pared simple en obleas de silicio de 4 pulgadas y los usaron para crear membranas con propiedades de transporte excepcionales a escala.

"Ampliar las membranas de nanotubos de carbono sin introducir fugas no es una tarea sencilla, ", dijo la autora principal e investigadora postdoctoral del LLNL, Melinda Jue." Controlamos y caracterizamos rigurosamente nuestras membranas para asegurarnos de que no tienen defectos antes de usarlas para medir con precisión la mejora del flujo ".

Hay 10 veces más nanotubos conductores en estas membranas de área grande de lo que se logró anteriormente.

"Al utilizar una alta densidad de nanotubos de carbono como vías de transporte, podemos hacer membranas que son 6, 200 veces más permeable al agua de lo que predice la teoría y tienen un flujo de agua hasta 10 veces más grande que las membranas disponibles comercialmente con un tamaño de poro similar, "dijo Francesco Fornasiero, el científico de LLNL que lidera el proyecto.

Junto con la cuantificación de la mejora del transporte que permiten los nanotubos de carbono, el equipo de investigación investigó la capacidad de nanofiltración de estas membranas de nanotubos de carbono de gran superficie.

"Podría imaginarse el uso de estas membranas para separar de manera eficiente las soluciones altamente salinas donde desea eliminar la sal mientras concentra el componente más valioso, "Dijo Jue.

La degradación del rendimiento debido a las incrustaciones es un obstáculo importante en el uso generalizado de tecnologías de membranas. y contrarrestar sus efectos requiere el tratamiento de las membranas con productos químicos agresivos. La naturaleza robusta de los nanotubos de carbono y la matriz polimérica también conduce a una excelente estabilidad química, permitiendo una fácil limpieza de las membranas. "Luego, cuando la membrana se ensucia, puede limpiarlo con lejía sin tener que preocuparse por la degradación como con las membranas de polímero típicas, "Dijo Jue.