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“重水是由氘组成的水分子，在国防、工业、医疗等领域有着广泛的应用需求。此前我国的重水生产技术只能依赖进口。这项研究，简单而言就是通过一层薄膜成功实现对氘水的快速分离，对于打破国际垄断，提升我国自主研发水平有重要意义。目前我们已经在与相关企业对接，相信不久的将来便能很快实现产业化运用。” 兰州大学稀有同位素前沿科学中心、国家核产业研究院研究员李湛说。
▲通过薄膜成功实现对氘水的快速分离示意图
同位素在核技术、医疗、农业等领域中都有着无可替代的独特作用。其中，氘作为氢的重要稳定同位素，由其组成的水分子被称为重水。重水是国防科技和核能工业的重要战略物资，在国民经济和国家安全中有着不可替代的作用。然而，传统的重水生产工艺面临生产成本高、效率低、分离条件苛刻、分离流程复杂、需要有毒有害气体的引入等问题，因此发展一种常温常压下简单、快速、高效的重水分离技术具有重要的理论意义和广阔的应用前景。
▲研究人员进行现场指导
在日益严峻的国际环境下，对进口重水及国外技术的高度依赖已对我国造成了较大影响，亟须发展一种更为先进的、具有自主知识产权的重水生产技术，以保证我国国防、工业、医疗等领域的使用需求，从而解决自主化高效生产重水的“卡脖子”难题。
通过前期基于石墨烯材料的构筑以及在分离分析应用的探究，兰州大学稀有同位素前沿科学中心、核科学与技术学院陈熙萌/李湛团队，通过开发了一种具有全新结构的氧化石墨烯/纳孔石墨烯宏观异质结膜，将其成功用于天然水中氘水的简单、快速、高效膜分离，其分离性能远超现有技术，具有工业化应用潜力。
这种低能耗、绿色环保、简单快速的膜分离技术有效解决了氢同位素分离的技术瓶颈，是近些年来分离科学领域的突破性进展，研究成果近日发表在国际期刊《先进材料》并入选编辑精选。
文丨奔流新闻记者武永明
图丨兰州大学提供
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