冯新亮院士《自然·通讯》：交错堆叠二维聚合物膜实现渗透能高效收集

背景：二维框架膜（2DFMs）在渗透能转换中潜力巨大，但受限于低双电层覆盖率，导致离子选择性和输出功率不足。研究目的：为解决有效孔径大与表面电荷密度低的矛盾，研究通过层间交错堆叠设计，在窄化孔道的同时密集引入荷电基团，以提升离子选择性与功率密度。结论：冯新亮院士团队报道了厚度约50纳米的ABC交错堆叠紫精基二维聚合物膜（sV2DP），其拥有直径1.36纳米的三角形纳米通道，表面电荷密度高达+22.4 mC/m²。在50倍KCl梯度下，双电层覆盖率提升3.2倍，实现高阴离子选择性（Cl⁻迁移数0.85）和创纪录的选择性电流密度（14.6 kA/m²）。集成于微孔渗透能发生器后，在50倍NaCl梯度下峰值功率密度达243 W/m²，在人工海水/河水梯度下达370.9 W/m²，且稳定性良好。该工作证实层间交错堆叠可同步优化几何限域与静电环境，为高性能渗透能收集系统提供了新思路。