源自海洋的藍(lán)色滲透能(鹽差能)是一種儲量廣泛、環(huán)境穩(wěn)定性強(qiáng)的新型清潔“零碳”能源。鹽差能發(fā)電基于自然海水和淡水之間的鹽度梯度實現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，整個過程無污染物和二氧化碳排放，目前基于納流體離子選擇透過膜的反向電滲析技術(shù)是實現(xiàn)高效鹽差能發(fā)電的一種重要途徑。在自然界中，天然黏土片層材料(蒙脫土、高嶺土、蛭石等等)具有本體帶電、成本低和剝離工藝簡單等優(yōu)勢，是構(gòu)筑二維納米流體通道膜的理想材料。2020年，北京工業(yè)大學(xué)張倩倩教授團(tuán)隊和北京航空航天大學(xué)劉兆閱副教授團(tuán)隊合作，基于蒙脫土黏土材料構(gòu)筑了具有豐富納米通道的二維納米流體膜，獲得了最高0.15 W m-2(1000倍鹽差KCl體系)的鹽差能輸出，并利用溫敏分子功能化改性實現(xiàn)了能量輸出強(qiáng)度的智能溫度門控調(diào)節(jié)【Nano Energy 76 (2020) 105113】。然而，受限于黏土基納流體膜的低機(jī)械強(qiáng)度和弱電負(fù)性等因素，構(gòu)筑的鹽差發(fā)電體系的能量輸出功率和環(huán)境穩(wěn)定性都有很大提升空間。

【結(jié)論與展望】本工作采用納米纖維插層增強(qiáng)增韌策略，顯著提升了黏土基二維納流體膜的鹽差發(fā)電能力。構(gòu)筑得到的纖維增強(qiáng)二維黏土膜具有極低成本(相比GO和MXene，成本降幅93%)、高機(jī)械強(qiáng)度(114 MPa)、高陽離子選擇性(模擬海河鹽度下，離子遷移數(shù)為0.75)、極端環(huán)境穩(wěn)定等特點，在大規(guī)模滲透能量收集方面展現(xiàn)出巨大的實際應(yīng)用潛力。工作中提出的二維納米流體膜設(shè)計理念可擴(kuò)展于其他黏土類材料，為低成本、高性能的二維納流體膜的發(fā)展提供新的見解，有望推進(jìn)新型零碳藍(lán)色能源的高效收集和利用。