来源：DeepTech深科技
当前，化石燃料的快速消耗，造成了严重的环境污染和能源危机，太阳能、风能、水力和海洋能等可再生能源的开发迫在眉睫。
渗透能又称盐度梯度能，其储量丰富、易于收集，故受到了学界的广泛关注。在现有渗透能收集工艺之中，包括渗透压法、电容混合法、和反向电渗析法。
其中，反向电渗析工艺的原理在于：利用由浓度梯度驱动的离子，通过一系列交替排列的阴阳离子，以选择性的方式让离子选择膜产生电压和电流。这种方法的好处在于，在实现路径上相对更加容易。
离子选择膜，是反向电渗析工艺的核心部件。离子选择膜的两个关键参数是离子选择性和膜通量，一般来说这两者是此消彼长的关系。
不少提高离子选择性的方法，比如采用更小的孔道半径，或者采用更大的表面电荷密度，都会降低膜的离子通量。但是，膜的离子选择性和膜离子通量都应该尽可能地高，只有这样才能实现渗透能的高效收集。
对于以石墨烯为代表的二维材料来说，通过自组装过程即可形成具有特定通道的膜材料，同时其表面电荷易于调控，因而在微滤、纳滤、离子选择性膜等领域具有很大的应用潜力。
以石墨烯为例，考虑到加工特性，人们经常使用的是高亲水性氧化石墨烯，这种石墨烯可以在溶液中均匀地分散。
较高的亲水性有助于离子选择性膜将水分子吸附到其表面，但是以往的实验和模拟都指出，强烈的粘滞效应会阻碍水在亲水通道的传输，而疏水的纳米通道反而有利于水的输运。
因此，济南大学团队猜测这一点应该也适用于离子选择性膜，从而能让水合离子在疏水孔道内更容易被输运。
所以，该课题组希望提高氧化石墨烯膜的疏水性，但又要照顾到氧化石墨烯膜孔道的表面电荷密度。所以，他们提出利用双亲分子作为修饰材料，以及将双亲分子的亲水端为一个离子基团，并将一个长烷烃链作为疏水的尾巴。
研究中，他们使用几种双亲分子来验证上述想法，借此发现双十八烷基二甲基溴化铵具有很好的效果。
双十八烷基二甲基溴化铵是一种人工合成的双链阳离子表面活性剂, 常被作为脂质分子模拟生物膜。而该团队发现，当对双十八烷基二甲基溴化铵进行修饰之后，氧化石墨烯膜的疏水性能够得到提高。
分子动力学模拟结果显示，被双十八烷基二甲基溴化铵修饰之后的孔道，具有更强的水合离子输运能力，即膜离子通量能够得到提高。
同时，因为双十八烷基二甲基溴化铵的正电荷头基，能够吸引更多的离子聚合物，因此可以将其填充在氧化石墨烯孔道内，这时膜的离子选择性也会一并变好。
另据悉，通过阳离子-Π 的相互作用，双十八烷基二甲基溴化铵还可以有效抑制石墨烯膜的溶胀。对于所制备的石墨烯膜来说，它在溶液中稳定性特别好，机械强度表现也不错。