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記者20日從蘭州大學獲悉，該校稀有同位素前沿科學中心陳熙萌、李湛研究團隊在二維膜的仿生構筑與鹵水鈾元素精準分離領域取得了重要進展。團隊研發出一種基于電荷組裝與氫鍵作用的二維仿生膜技術，在精確離子分離鹵水鈾元素方面表現出色。相關研究于日前發表在國際學術期刊《先進材料》上。

我研究團隊研發出一種基于電荷組裝與氫鍵作用的二維仿生膜技術。受訪者供圖

錒系元素鈾是核工業領域的核心戰略資源。長期以來，我國鈾礦資源匱乏。海水及我國西部鹽湖等鹵水資源中雖含大量低濃度鈾酰離子，但是從鹵水復雜體系中經濟、有效地提取低濃度鈾酰是一大難題。

“作為一種綠色、高效的分離方法，膜分離在海水淡化、廢水處理、鈾提取等任務中具有很強的應用性。但目前，其對復雜體系的分離選擇性低，膜材料的選擇性分離能力至關重要。”團隊主要成員、稀有同位素前沿科學中心教授李湛介紹，近年來，二維材料如氧化石墨烯（GO）成為膜材料研究的焦點，然而氧化石墨烯膜的層間相互作用主要依賴范德華力和π-π堆積，導致其在高壓或長時間使用下容易出現結構破損，制約了該方法在實際應用中的可行性。

研究團隊受植物細胞壁在壓力下能夠重組為更強、更致密結構的自然啟發，創新性地將氧化石墨烯（GO）與工程細菌結合，通過電荷排斥成功誘導液晶結構的形成，并利用外部壓力壓平細菌、去除層間水分，構建出致密且穩定的二維仿生膜。研究結果表明，新型膜不僅機械強度較純氧化石墨烯膜提升12.42倍，更實現了對鈾酰離子的精準捕獲。“這一突破性的研究成果為海水中的鈾提取提供了高效、可持續的技術路徑。”李湛說。

團隊主要成員、蘭州大學青年研究員田龍龍介紹，該膜兼具高選擇性、強穩定性和低能耗特點，為我國鈾資源的高效回收提供了創新解決方案，有望推動鈾資源回收產業化。未來可拓展應用至廢水處理、稀有金屬回收等領域。目前，團隊正優化膜結構設計與規模化制備工藝，加速推進技術落地應用。