??隨著能源需求的不斷增長，存在于河水與海水的交界處的鹽差能（也被稱為藍(lán)色能源）作為一種儲量大、方便獲取的能源受到了科學(xué)家們的極大關(guān)注。反向電滲析技術(shù)(RED)是一種具有廣闊前景的鹽差能獲取方法，它是通過捕獲自然水域中不同水體間的吉布斯自由能來獲得持續(xù)的電能輸出。

RED體系中最關(guān)鍵的組件就是離子交換膜。通過提升膜材料的性能來獲得更高的更穩(wěn)定的能量捕獲成為眾多科研人員努力的方向。以膜為基礎(chǔ)的納米流體系統(tǒng)和納米流體技術(shù)在納米微環(huán)境中表現(xiàn)出良好的離子輸運(yùn)調(diào)控能力，這為獲取鹽差能帶來了新的思路。

在前期的理論研究基礎(chǔ)上，為進(jìn)一步提高鹽差能轉(zhuǎn)換電能性能，中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所仿生材料與界面科學(xué)重點實驗室研究員聞利平團(tuán)隊以天然的蠶絲為原料，經(jīng)過多步處理獲得蠶絲納米纖維，進(jìn)而組裝成蠶絲納米纖維膜。

將這種帶有負(fù)電荷的蠶絲膜與電荷電性可調(diào)（pH響應(yīng)）的氧化鋁膜進(jìn)行復(fù)合組裝成異質(zhì)復(fù)合膜，用于鹽差能的捕獲。 實驗結(jié)果顯示，該復(fù)合膜比單一的膜在能量轉(zhuǎn)換性能上有了明顯的提高，通過理論模擬展示了復(fù)合膜所具有獨特的離子傳輸與能量捕獲的優(yōu)異特性。復(fù)合體系在50倍的鹽度梯度下輸出的能量密度達(dá)到2.86 W/m2。

此外，實驗結(jié)果表明，這種具有孔道結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成和表面電勢非對稱的復(fù)合膜能夠有效促進(jìn)離子的輸運(yùn)。該膜在較寬的pH值范圍內(nèi)具有較寬的工作環(huán)境，特別是在堿性溶液中，復(fù)合膜展現(xiàn)出優(yōu)異的能量轉(zhuǎn)換性能，這為將復(fù)合膜應(yīng)用于工業(yè)廢水能量提取奠定了基礎(chǔ)。值得注意的是，得益于β折疊在蠶絲蛋白的豐富含量以及復(fù)合膜之間的氫鍵作用，該膜材料表現(xiàn)了長時間穩(wěn)定性，這也為實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

相關(guān)工作近日以長文形式發(fā)表于《自然-通訊》(Xin, W. et al. High-performance silk-based hybrid membranes employed for osmotic energy conversion. Nat. Commun. 2019, 10, 3876-3885)，文章第一作者為辛偉聞和張振，通訊作者為聞利平和孔祥玉。此外該工作也申請了國家發(fā)明專利(專利號：201811524533.4)。