刘美丽，龙 翔，汤海燕，郜邦慧，李 龙，邵姣婧

（贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳550025）

固体表面原子处于非平衡态，因而固态表面通常带有一定量电荷，当流体与固体表面接触时，流体离子便会在固体表面附近重新排布形成电荷双电层（见图1）。双电层的特征长度被称为德拜长度（λD），与流体离子浓度c0.5成反比关系［1］。固体表面电荷仅在德拜长度范围内对周围离子产生作用，超出德拜长度距离，表面电荷便会被周围异种离子所屏蔽。当通道尺寸恰好在德拜长度范围内时，流体离子的传输将受通道表面电荷控制，表现出不同于宏观流体的传输行为。如图1a所示，在低浓度电解液下徳拜长度较大，通道内表面电荷可影响整个径向尺度的流体传输，与通道表面电荷电性相反的流体离子可在通道内传输，而同种离子则被排斥在外，最终表现出离子选择性。如图1b所示，当电解质浓度较高时徳拜长度较小，表面电荷不足以影响整个径向尺度的流体，此时纳流体的传输行为与宏观流体无异［2-3］。由于纳流体通道的离子选择性，因而在离子筛分、水处理等领域具有极大的应用潜力［4-6］。另外，当纳流体在外界驱动力下发生定向传输时，受表面电荷控制的异种离子会随着流体的传输而发生定向运动产生电流，这使得纳流体在能量存储与转化领域也具有巨大的应用价值［7-8］。

图1 在低浓度（a）和高浓度（b）电解液下纳流体通道中离子传输示意图Fig.1 Schematic illustration of the ion transport through nanochannels at bulk electrolyte of low（a）and high concentration（b）

纳流体通道的制造是实现其广泛应用的基础，目前主要的制备方法有光刻法、牺牲层技术、热压印法［9-11］。……