Il litio è un elemento critico dal punto di vista energetico che è diventato una risorsa geopoliticamente significativa. Però, l'offerta di litio potrebbe non essere sufficiente per soddisfare la domanda in continua crescita. Di conseguenza, gli scienziati stanno cercando nuovi modi per estrarre gli ioni di litio.

Le membrane iono-selettive sono già state ampiamente utilizzate per il trattamento dell'acqua e il setacciamento ionico nella tecnologia dell'elettrodialisi. Però, le membrane convenzionali mostrano un Li . basso e inutile ⁺ selettività, rendendoli insufficienti per soddisfare i requisiti del settore.

Gli scienziati cinesi hanno recentemente compiuto progressi nella preparazione e nell'applicazione di un materiale bioispirato in grado di ottenere un trasporto e un setacciamento di ioni controllati, soprattutto per l'estrazione di ioni di litio. Questo lavoro, pubblicato in Questione , è stato completato dal team del Prof. Wen Liping presso l'Istituto Tecnico di Fisica e Chimica dell'Accademia Cinese delle Scienze e dal team del Prof. Zhang Qianfan dell'Università di Beihang.

In questa ricerca, gli scienziati hanno usato le nanofibre, come quelli di seta naturale e polietilenimmina, per decorare nanofogli 2-D. Ispirato dalla struttura biologica in natura, i nanofogli 2-D sono autoassemblati strato per strato per formare una struttura impilata simile alla madreperla. La membrana composita agisce come un'eterogiunzione ionica con cariche opposte e nanocanali asimmetrici.

"Per essere più dettagliati, la membrana composita mostra una maggiore tenacità rispetto ad altri materiali riportati e strutture in madreperla naturale. La membrana è anche in grado di controllare in modo efficiente la spaziatura tra gli strati e ottenere nanostrutture ordinate stabili, " ha detto il prof. Wen.

La tipica struttura in mattoni e malta formata da nanofibre e nanofogli mostra un uso a lungo termine nelle soluzioni. Nel frattempo, la disidratazione confinata e gli effetti di esclusione di carica conducono Li ⁺ attraverso canali compositi rapidamente.

I risultati sperimentali e teorici indicano Li ⁺ mostra un eccellente tasso di permeazione che è di gran lunga superiore a Na ⁺ , K ⁺ , Mg ²⁺ e Ca ²⁺ a causa del suo raggio ridotto e della bassa carica.

Rispetto alle mobilità alla rinfusa, Li ⁺ rimane sostanzialmente coerente con il valore di massa. In netto contrasto, altri ioni diventano meno mobili di Li ⁺ all'ingrosso.

La metodologia di utilizzo di membrane 2-D su misura con sostanze chimiche, geometrico, e le eterostrutture elettrostatiche consentono un'ulteriore esplorazione dei fenomeni nanofluidici all'interno delle membrane dei nanocanali per il trattamento delle acque o la generazione di energia.