辛伟闻，闻利平

（1.中国科学院理化技术研究所,中国科学院仿生材料与界面科学重点实验室,北京100190；2.中国科学院大学未来技术学院,北京100049）

从海水和淡水之间的盐度差异中可以获得大量的能量，这种能源被称为“蓝色能源”，理论上，每立方米可以产生800 W的能量［1］.渗透能具有获取简单、可持续及储量巨大等特点，有助于解决未来能源枯竭以及环境污染等问题［1～3］.估算表明全球范围内流入海洋的河流产生大约20000亿瓦的能量，相当于2018年全球24000亿瓦电力使用量的83%［4］.此外，排放到海洋中的废水还可以额外提供180亿瓦的盐度梯度能量［1］.显然，渗透能的开发利用是一项巨大且具有重要意义的工作.获取这种能源需要有效的能源转换技术和材料，基于此，研发了反向电渗析（RED）以及压力延迟渗透（PRO）技术来捕获渗透能［5～8］，这两种方法都取得了实验上的论证与实践.数据模拟显示，RED技术可以获得高功率密度的转换能力［9］.此外，RED技术可以直接从海水与河水中捕获能量，这为日后大规模应用以及规模化生产提供了基础［1］.

离子交换膜（IEM）作为RED技术的关键部件，决定了该器件在渗透能量转换上的效率与能力［9］.IEM应该具备优异的水环境稳定性，这是保证器件长时间运行的基础；其次，IEM应该具有一定的抗酸碱能力，这是器件能够稳定高效工作的保障；最后，膜要具有离子传输的专一性.阴阳离子的单一通过会增强电势梯度和浓度梯度，这有利于提升器件的转换效率；当然，IEM还应该在力学强度、制造工艺、成本价格以及环境保护等方面展现出优异的性能.这些性质的提升和加强可以通过对膜进行再加工或者修饰来实现.目前，这种制膜策略已经成为研究热点.

计算结果显示，为了实现商业化使用的标准，渗透能转换器件的输出功率最低需要达到5 W/m2［10］.近年来，大量研究开发了新型膜材料以提升离子传输能力和能量转换效率从而达到商业化水准.传统的离子交换膜由于离子选择性不足、离子传输不充分无法实现商业化的最低能量密度标准.目前，包括石墨烯、氧化石墨烯、二硫化钼、碳纳米管以及框架材料（MOFs，COFs，ZIFs等）等在内的诸多二维材料因为丰富的表面官能团以及可修饰性已经被用来进行渗透能转换的研究［10～20］.与最初单纯的高分子离子交换膜相比，二维材料的纳米级孔道以及功能化表面能够促进离子的跨膜运输和选择性通过［21］.从最初的单孔测试来研究能量转换的潜力以及离子传输的基本机理到多孔膜的理论测试，再到目前开发出功能化的多孔膜以实现商业化，展示出二维材料在渗透能量转换领域的超高潜力.如Bocquet等［15］制备了一种单通道氮化硼纳米管器件，利用RED技术，该器件实现了4 kW/m2的能量输出；Radenovic等［16］从理论上预测了二硫化钼膜具备输出高达1 MW/m2的功率密度潜力.这些研究开启了二维材料作为离子选择性孔道进行盐差发电的大门.随后，一系列利用二维材料或者功能化二维材料构筑多孔膜的研究被报道.

本文首先概述了基本的离子传输通道模型和能量转换的本质，介绍了相关材料的构筑与应用，重点讨论其在提升离子传输性能上的机理，从单孔到多孔膜发展的角度展示了以二维材料为基础的复合膜的制备与性能表征，最后讨论了目前应用二维材料及其复合膜在渗透能量转换领域的挑战以及未来研究的发展方向.

1 二维材料用于渗透能转换

1.1 用于渗透能转换的离子传输通道类型

二维材料作为离子传输的媒介，其发展源于单层纳米片孔道的离子跨膜传输［15，16］.传输的单孔道主要是利用刻蚀或者电子轰击技术产生纳米孔［10］.由于产生的孔周围官能团暴露，孔道附近显示出带电性质（负电荷或正电荷），这是离子选择性传输的基础［22～25］.此外，单孔对离子传输的影响因素较少，适合开展基本的科学问题实验，有助于研究人员发现横跨膜的离子输运机理［10］.

使用装有不同浓度的盐溶液模拟海水与河水交界的环境.如图1（A）所示，带有离子通道的膜材料嵌入在中间的隔板上，密封完好后，离子仅能通过膜内部的通道进行转移.由于离子的非对称传输，产生离子浓度差形成电场，通过电极导线将这种能量输出到外电路，进而转换成电能［26～28］.目前研究的离子传输通道主要包括：（1）在单层纳米片上刻蚀孔道得到单纳米孔［图1（B）］.这种离子传输不受孔道与孔道之间相互作用的影响，使得离子传输路径最短、膜阻最低，能够实现兆瓦级别的功率密度输出.（2）具有光滑内壁的纳米管也能够作为离子传输通道［图1（C）］，这种纳米管表面可以携带官能团，实现选择性离子传输.由于这种孔道（Nanopores）长度远大于孔道直径，因此称之为纳米通道（Nanochannels）［15］.（3）通过设计多种多孔膜来实现实际中多孔膜的应用，实现多通道的离子传输.如图1（D）所示，这种多通道纳孔膜受到孔道之间的相互影响，使得孔的有效面积、流体力学等性质发生降低和改变，其渗透能转换效率进一步衰减，这是多孔膜无法实现单孔膜性能线性提升的重要因素.在离子传输中，由于膜表面带电，会出现离子耗散富集现象［3，10，29，30］，极大降低离子跨膜运输的效率，减弱渗透能转换能力［31］.基于此，一种双极膜或者非对称电荷分布的纳米孔道膜被设计应用.（4）图1（E）示出了一种典型的非对称纳米通道，由于膜两面的电荷相反，使得离子耗散富集现象得到明显抑制［32］.这些设计与构筑理念旨在提升离子跨膜传输能力，进而实现高效离子选择性传输.

Fig.1 Typical device of harvesting osmotic energy

1.2 单孔(通道)实现高效渗透能转换

生命体中的磷脂双分子层能够特异性转运物质，是通过上面嵌入的转运蛋白实现的.人造功能性纳米孔道基于尺寸效应能够实现可控地转运一些蛋白［33～35］.蛋白的跨膜行为致使膜两边电位发生变化，通过精确的仪器对蛋白的大致信息进行解析［36］.随后，基于生物传感器的纳米流体装置得到发展.利用尺寸效应，成功地分离大分子与离子［37～39］.随着孔径的进一步精确控制，不同半径的离子也能够被分离和选择性传输［40～43］.大部分二维材料的孔道周围均显示出负电，因此能够优先运输阳离子［10］.这些固态纳米孔由于自身的天然机械性能和稳定性不足，因此常见的纳流体装置是在严苛的实验室条件下进行测试评估，但是这些研究为接下来的宏观膜的应用提供了理论依据.

2013年，Bocquet等［15］报道了氮化硼单纳米管通道（BNNT）实现渗透能的高效转换［图2（A）］，这是二维材料实现高功率密度发电迈出的第一步.该装置由直径为15～40 nm的微米级长度的单纳米管组成，通过精细操作嵌入，并在扫描电子显微镜下密封在氮化硅膜中，该膜将两边不同浓度的氯化钾溶液分离［图2（A）］.测试结果表明，单通道的发电密度达到当时报道的最高值（4 kW/m2）.在液压作用下，通过表面ζ电位和表面电导测试证明了在碱性条件下纳米管有非常大的表面电荷密度，达到了1 C/m2.这种表面电荷导致BNNT内部的双电层增强，实现超高离子选择性输运.顺着纳米管方向，由于两边的盐度差异，在外部压力推动下产生非对称的离子分布，形成电势差进而产生渗透电流，这种渗透电流与表面电荷成正比.在纳米限域下，功能化表面产生的渗透电流相比传统液压流动电流提高3个数量级.虽然这种二维材料成功实现千瓦级别的功率密度，但是能量转换效率仍较低，计算结果显示转换效率在10%～20%之间［10，15］.这归因于较大的开口直径以及长距离离子输运阻碍离子快速传导，产生滞留现象［26］.

Fig.2 Different single⁃nanopore or single⁃channel for osmotic energy harvesting

为了降低通道的阻力，超薄膜作为传输媒介提供了新的实验平台.Radenovic等［16］采用电子束刻蚀技术，在单层MoS2上制备出直径约为5 nm的孔道［图2（B）］.经过电子束轰击的孔道周围由于硫原子的暴露，表面显示出负电荷.此外原子层厚度的传输路径极大地降低传输阻力，这种MoS2单孔的能量转换器件比BNNT的能量密度高出两个数量级，实现了106W/m2的功率输出，其能量转换效率也达到了20%.

为了实现单孔通路能量转换效率的进一步提升，功能化以及外加场（光、热、酸碱度、磁等）提升离子传输效率是典型的策略［44］.最近，Radenovic等［45］将MoS2光学性能引入盐差能转换中，实现了外加光场来增强能量效率.

由图2（C）可以看到，随着光强度增加，MoS2孔道产生的离子电流和电压逐渐增强.增加的离子电流说明了在激光照射期间表面电荷密度增加.此外，有光时的电导增强也证实了光照射时表面电荷比无光有所增加.当光子被吸收时，就会产生电子-空穴对［图2（C）］.价带的光激发空穴可以被MoS2中的缺陷进一步捕获.这使得费米能级更接近导带，并将更多的可移动电子带到表面，从而使其具有更强的负电荷.在二维材料表面，这种光致电荷转变性质使得其在渗透能量转换效率的提升策略中逐渐得到广泛应用.

1.3 多通道膜用于渗透能量转换

利用电子束轰击等精密技术在单层石墨烯、二硫化钼纳米片上刻蚀孔道或通过精确操控获得单根完整的氮化硼纳米通道在原理上揭示了二维材料用于渗透能转换的巨大潜力.研究表明，高的表面电荷密度、小的传输阻力以及外加场（增强离子传输性能）能够有利于二维材料在渗透能转换中性能的进一步提高.宏观多孔膜材料因为制造工艺简单，可以大规模产业化而受到关注.在单层纳米片的基础上，利用沉积以及层层堆叠方式制备出了具有多孔（通道）的自支撑式的二维宏观膜材料.虽然由于厚度的指数式提升，膜阻远大于原子层厚度的微观膜器件，但是据估算，大尺度膜材料在达到5 W/m2的功率密度时即可考虑其商业应用的可行性［46］.在此，主要总结具有代表性的大尺度二维膜材料，并展示其在长距离输运离子以及渗透能转换方面的性能.

表面电荷会对离子传输以及渗透能转换产生实质性的影响.表面携带负电荷优先选择阳离子通过，由于电荷排斥作用，阴离子不容易通过，进而增强电势以及离子梯度提高渗透能转换性能.因此，设计表面带有负电或正电的二维膜材料是关键.Xiao等［20］利用气相沉积方法来制备超薄C3N4自支撑膜［图3（A）］.通过该方法制备的膜没有明显的缺陷，层层之间紧密堆积.从膜的扫描电镜（SEM）照片［图3（B）］可以看出，该膜厚度仅为500 nm，而且层与层之间没有较大的褶皱，有利于膜展现出优异的力学性能.此外，ζ电位测试表明材料在pH＞3.06时，表面均带负电荷.因此，在绝大多数情况下，C3N4膜都是阳离子选择透过膜.碱性条件下的ζ电位达到了将近—50 mV，与之前报道的一些碳材料相比，其负电荷分布更加稠密，有利于增强阳离子传输，限制阴离子的跨膜传输.在此基础之上，不同浓度梯度下的渗透电流以及电势测试证明，该膜具有一定的渗透能转换能力.根据公式为最大输出功率密度；Ediff（V）为扩散电势；VOS（V）为渗透电压；r（Ω）为内阻］［47，48］，在1000倍浓差下，其功率输出密度为0.21 W/m2［图3（C）］.显然，仅从数值判断，这种大尺度膜的渗透能转换性能远低于单孔道材料.长距离离子传输以及膜内复杂的限域环境对多孔膜材料性能产生影响.

为了增加离子传输能力，新型薄层状的Ti3C2TxMXene膜由于丰富的表面功能基团和电导能力被认为是一种有潜力的离子传输材料［49］.采用真空辅助抽滤的方法可以实现纳米片层层的有序堆积，这种方法简单快捷，可以得到大面积的薄膜.如图3（D）所示，层状薄膜平行铺展，多层之间的亚微米级褶皱有利于离子快速通过［50］.该膜能够实现自支撑的效果，这增加了膜的实际使用性.不同浓度下的电导测试表明这种材料具有优越的阳离子选择性，其表面电导能力为100 mC/m2［图3（E）］，在相同的pH条件下优于氧化石墨烯（50～60 mC/m2），穿孔的石墨烯（～40 mC/m2）以及单孔二硫化钼（20～80 mC/m2）［16，51～54］，赋予MXene膜极强的离子传导性能.与增强离子电导可大幅度提升离子传输能力的结论一致.基于此，MXene膜在渗透能转换能力上取得突破，1000倍的浓度差下实现大约21 W/m2的转换能量密度［50］.其能量转换效率超过40%，远超单孔膜的性能，实现多孔膜在转换能力上的突破［图3（F）］.同样，实验结果显示，如果增加膜厚，渗透能转换性能大幅度衰退，这是膜阻成倍增加以及离子选择性显著降低的原因.虽然这些膜材料在能量收集中取得成效，但是测试环境与真实海水河水混合有差别.通常，海水盐度（NaCl计算）在0.5～0.6 mol/L之间，河水的盐度在0.01 mol/L左右，其盐度差一般为50倍.未改性的多孔二维材料膜因为本身性质的限制，其能力开发已经到达极限.为了在能量转换上进一步取得突破进展，需要对这些材料进行改性或复合，增强包括表面电荷密度、离子选择性、力学强度以及耐盐性等性能.

Fig.3 Up⁃scaling properties of multilayer 2D nanoporous membranes

1.4 多孔二维材料复合膜的高性能渗透能量转换

大尺寸的二维材料膜在渗透能领域表现出优异的能量转换潜力和能力.然而，如何突破二维材料本身性能的瓶颈（固有的表面性质，层间距等）值得进一步探索.因此，在二维材料中参杂其它功能性材料或分子来提升单一膜的性能是一种有效的方法.对二维材料进行改性的过程中出现多种形式，如对二维材料本身进行分子修饰，通过化学反应接枝功能分子；在二维材料中添加功能材料组装成复合膜，实现双或多功能化.以此为基础又会产生多种复合膜形式，如均匀混合的杂化材料，二维材料与功能材料共混组成均匀的复合膜或者改性后的二维材料成膜；二维材料与功能材料组装成异质膜，有明显的双层结构.在此，主要综述目前二维复合材料的组装策略以及在盐差能转换上的应用.

1.4.1 异质结膜 传统的单一膜在表面会产生离子富集使得膜周围吸附大量离子，不利于离子的有效传输［32，55，56］.为了克服这种离子浓差极化现象，设计了异质结构的膜材料，该结构能够有效缓解离子的富集与耗散.异质膜分为具有不同化学性质的两层膜，它们所带电荷相反；孔道尺寸一般不同且有明显的差异；此外厚度一般不同，孔道较为细小的一层厚度较小，有利于离子的选择同时最大程度减小膜阻.两层膜一般通过化学键或氢键相连接.由于所带电荷相反，膜两边的离子实现相互抵消补充作用，进而减弱极化现象.这种膜结构相比于其它复合膜较易受到外部环境影响而产生分离.因此膜的稳定性以及循环使用值得继续探索和发展.2017年，一种有机-无机相结合的异质结复合膜被报道［57］.氧化石墨烯层的表面涂覆有聚合物，由于氧化石墨烯表面富含大量含氧基团［58］，聚合物与氧化石墨烯片之间可形成键合作用，二者能够紧密相接.如图4（A）所示，在二维层状材料上附着一层1µm厚的聚合物薄膜.该聚合物表面的电荷受吡啶环含量的影响.由于吡啶带正电荷，当吡啶含量增加，膜的整体正电荷含量提高［图4（B）］，实现可调的表面电荷性质.利用RED技术对3种不同吡啶含量的复合膜进行了渗透能转换测试［图4（C）］.这种异质结展现出的非对称的电荷分布增强了离子的非对称传输，以此提升渗透能转换效率.结果显示，随着聚合物中吡啶含量的提高，离子传输能力得到加强.随着吡啶含量由20%增大到100%，输出功率密度从0.15 W/m2增大到0.76 W/m2，这主要是因为随着有机分子层电荷密度的增加，离子传输通道的功能位点数量提高，促进了离子跨膜运输.这种可调节的表面性质为材料功能化设计提供了思路.

Fig.4 Heterojunction 2D membranes for enhanced ion transport and osmotic energy conversion

利用有限元模拟对离子在非对称纳米通道中的传输性质进行连续分析可以可视化地展示离子在限域环境下的状态［59～61］.利用二维介孔碳材料与具有阵列通道的氧化铝共同组装成具有孔道尺寸、表面电荷异质的复合膜实现了功率密度的大幅度提升［62］.由图4（D）可见，这种材料上部是4.2µm厚的功能层，具有离子选择的功能.为了展示离子在外加电压时孔道内离子分布情况，Gao等［62］利用Poisson以及Nernst-Planck（PNP）方程在Comsol软件中进行建模分析.单独的二维介孔碳膜（模型1）由于是直通通道，未产生离子非对称传输现象，且通道内浓度相对较低.在一端引入孔径更大的氧化铝通道后，形成非对称的离子通道.当两种膜的表面电荷一致时（模型2），产生非对称离子传输，离子浓度明显高于直通孔道（模型1）.氧化铝表面电荷情况受pH的影响［26，30］，当pH大于8～9时，其表面带负电；当pH小于8～9时，其表面带正电.由此，当氧化铝与介孔碳带电荷相反时（模型3），其离子非对称传输效果最明显，离子在通道内的浓度进一步增加，这归因于复合孔道在尺寸以及电荷双重异质的效果.这种非对称化学性质有利于实现高性能离子选择性传输.这些非对称离子传输可以通过整流效果体现出来［63］.如图4（E）中右图显示，电荷非对称设计加强了离子整流性能，通过较小功能层厚度，可以观察到高度整流，整流比达到了300（模型4）.总之，通过依次引入结构不对称、静电不对称和长度不对称，整流比逐渐增大.受益于这种独特的结构设计，该复合膜在渗透能转换中展现出优异的性能.在模拟河水与海水的浓差梯度环境中其功率输出达到了3.46 W/m2［图4（F）］，超过了大部分商业膜的性能［10］，使得二维材料膜在商业化应用上更进了一步.

1.4.2 均质膜 不同于异质膜的双层结构，二维材料均质膜采用二维材料与其它功能分子共混物进行制膜.这种复合膜在力学性能、稳定性、高通量离子传输方面具有显著优势.功能分子的作用主要包括：（1）扩大二维材料层间距，功能材料的填充扩充紧密堆积的纳米片，扩大了离子传输通路，降低阻力；（2）虽然二维材料纳米片之间紧密排列，但是在溶液中易产生溶胀和滑移损坏.功能材料的填充加强了层间作用，防止纳米片之间由于水分子以及离子的填入而造成分离；（3）传统的二维材料表面携带大量的表面电荷控制离子传输.功能材料的填入提供了空间电荷的作用，形成表面-空间电荷共同作用的效果以提升离子传输能力.功能性材料包含纳米颗粒、一维纳米线、二维纳米片、三维多孔材料等众多形态物质.在此，主要例举了一维纳米线与二维材料的复合膜在渗透能转换中的发展与应用.

最近利用高强度纳米纤维作为二维材料的增强剂已受到高度关注［64］.凯夫拉纤维是一种具有高强度的人工纤维，已经作为丝织产品被广泛应用到生活中.利用有机试剂将密堆积纤维簇进行溶解剥离得到具有裸露功能基团的纤维，将该纤维与MXene溶液混合抽滤成复合膜［图5（A）］［65］.这种复合膜具有较好的力学性能，相比纯二维材料，力学性能明显改善.微观形貌展示出层状纳米片中参杂纤维的典型混合结构，这种被扩充的层间距提高了离子传输性能.在模拟河水与海水混合条件下，复合膜的渗透能量转换实现了4.1 W/m2的功率密度［图5（B）］，接近5 W/m2的商业应用最低标准.利用有限元模拟计算进一步展示了表面电荷密度-空间电荷密度和层间距离对离子传输的影响（这种影响被归纳为一种协同效应因子RE，数值越大表示越有利于离子传输）.如图5（C）所示，RE与表面电荷密度呈单峰分布，在表面电荷密度为−0.02 C/m2时，RE最大值约为0.8.同理，RE与空间电荷密度的关系也是如此，在空间电荷密度约为−8 C/cm3时，RE最大值为0.65.表明当表面电荷对离子输运的影响与空间电荷的影响相当时，相关性变得最显著.如果一方很强，另一方很弱，协同效应就会被削弱.协同效应也依赖于通道的层间距离，通道尺寸在10～14 nm范围内达到最大值［图5（C）］.纳米纤维提供空间电荷同时也作为材料力学性能的增强剂赋予复合膜优异的离子传输性能和能量转换性能.

Fig.5 Homogeneous composite membrane for high⁃performance osmotic energy conversion

此外，天然高分子材料也被用来提升二维材料的离子传输性能，其中代表性材料是蚕丝纤维［26，27］.蚕丝纤维在我国发展应用已久，作为丝绸大国，蚕丝的培育以及产量使得这种材料非常廉价易得，有利于大面积推广和产业化.利用天然脱胶蚕丝纤维与氧化石墨烯纳米片进行复合，可以制备得到仿贻贝类材料的层级结构［图5（D）］［4］.这种结构由连续的纳米片和蚕丝纳米纤维组成.蚕丝纳米纤维作为锁链能够交联纳米片，有效限制纳米片之间的自由滑移和层间溶胀［40］.蚕丝表面的多功能团与氧化石墨烯表面含氧基团形成多重氢键［66，67］，牢牢锁住纳米片.图5（E）展示具有纳米锁结构的复合材料力学性能显著提升.这种力学性能超过了天然的珍珠层材料，右边的SEM照片显示出紧密排列的三明治结构.利用分子动力学模拟表明纳米片和纤维之间的成键情况［图5（F）］，当纤维含量达到78%左右时，键合数量最多，键合程度达到峰值，纳米锁作用最大化.稳定的键合作用使得复合膜具有稳定的离子输运效果和盐溶液稳定性.由图5（G）可见，复合膜在长达30 d的测试中依然稳定.值得指出的是，该复合膜在50倍的浓差下，实现5.07 W/m2的功率输出，超过了商业最低标准，达到二维材料在渗透能转换领域的最高水平［68］.此外，该复合膜在模拟盐湖与河水交界情况下，实现了16 W/m2的能量转换，扩大了该复合膜的使用范围与环境［69］.

氮化硼纳米片与凯夫拉纤维的结合也具有高性能离子运输性能［70］.通过层层自主装策略制备得到的复合膜降低了二维材料的掺杂量.二维材料作为离子运输增强材料可以增加凯夫拉纤维膜的电化学性质.在凯夫拉纤维膜中，致密孔道内的双电层效应明显，表面的负电荷有助于阳离子的优先传输.利用膜堆进行串联测试，实现高电流电压的输出，为电子器件提供电力.这为二维材料复合膜的实际使用提供了可行性的验证.

2 总结与展望

二维膜材料是一种新兴的、可用于开发和捕获渗透能量的关键材料.用于高效的渗透能转换的离子传输膜需要展现出较高的功率密度和能量提取效率，二维材料在这两方面都具备超高的潜力和性能，其单通道功率密度比目前正在进行大规模测试的薄膜材料高出几个数量级.单孔膜的开发有助于我们进一步理解离子传输机制，包括二维材料的表面性质如电荷密度以及孔道尺寸对离子传输的影响.但是，这些膜在制备工艺上的巨大挑战限制了其大规模应用，而且这种器件脆弱以及对测试周围的环境要求较高.大尺寸功能化材料能够突破这些方面的限制，其较好的力学稳定性以及简单的制备工艺为未来的放大应用提供了基础.

二维材料复合膜相比于其它传统聚合物膜具备一定的优势，部分高性能复合膜达到商用标准.然而，仍有一些问题如传输中离子的分布以及在复杂孔道中的传输行为需要进一步探究，以充分理解这些系统渗透发电的原理和内在机制.离子选择性的本质需要通过更系统的表面电荷和孔径效应的实验研究来解决，特别是为了通过表面功能化获得高效的阴离子选择性膜.表明功能化复合膜应该在未来具有更高的潜力和应用价值.通过不断探索新型的功能化二维材料提升离子选择性有助于实现实用化和产业化.目前的材料设计是基于实验上对材料性能的研究，其力学强度、制作成本、合成工艺以及原料来源等诸多问题还需要进一步被纳入到功能膜设计的考虑之中.未来可持续能源来自海洋，渗透能的巨大储备是解决能源危机与环境恶化的有效资源.在反向电渗析技术的基础上，期待高效的二维材料复合膜在不久的将来能够为我们从海水与河水的交界处提供源源不断的电力供应.