华中科技大学刘逆霜教授AFM：通过具有仿生离子通道的富氧功能化 MXene 的超分子设计增强渗透能收集

本文介绍了华中科技大学刘逆霜教授团队在渗透能收集领域的创新研究。研究背景在于当前新能源时代，获取可持续、丰富和负担得起的清洁能源是一个重大挑战。反向电渗析（RED）技术依赖于离子选择性渗透膜（ISPM），通过利用海水和淡水之间的盐度差异来获取渗透能。研究目的在于解决ISPM在固定电荷载流子、跨膜离子内阻及水中耐久性方面的技术挑战。刘逆霜教授团队从上皮钠通道（ENaC）的亚基结构中汲取灵感，引入了一种使用超分子工程策略组装的ISPM，即O-MAC。该设计基于富氧功能化的Ti3C2Tx MXene（O-MXene），通过模拟ENaC亚基结构，实现了高效钠离子渗透性。研究结论显示，O-MAC在RED半电池系统中实现了21.7 W m−2的出色输出功率密度和46.0%的能量转换效率，超越了现有技术。这项研究不仅推动了RED技术的发展，还为各种应用的ISPM设计提供了仿生定制概念。