根據最近發表於《納米技術》期刊的研究，微觀的氮化硼納米管能以遠超過以往預期的速度傳輸鋰離子。這些微小的管狀通道被證明能夠選擇性地移動鋰離子，同時阻擋許多其他離子，從而有效地創造出一條高速鋰運輸通道。研究結果顯示，氮化硼納米管可能成為下一代分離技術的有前景平台。潛在的應用包括清潔能源生產，例如從鹽水與淡水混合中發電的藍色能源系統，以及為電池製造提供更高效的鋰提取。
新發現的離子傳輸機制超越了理論預期。伊利諾伊大學芝加哥分校的化學工程副教授及研究共同作者金相一表示，新識別的傳輸機制使鋰離子能夠以異常高的速度通過納米管。金教授指出，觀察到的離子傳輸速率顯著超過了理論預測及現有實驗系統的結果，突顯出基於納米管的方法的特殊效率。有效的離子傳輸在多種工業應用中扮演著至關重要的角色。當鹽溶解於水中時，會分解為正負電荷的離子，這些離子在納米通道中以不同的速度移動。
管理和控制這些離子在膜上的運動對於推進電池、海水淡化系統、關鍵礦物提取及可再生能源產生等技術至關重要。然而，快速的離子運動與高選擇性的平衡仍然是一大科學與工程挑戰。
氮化硼納米管在鋰離子傳輸中的應用潛力
在此研究中，研究人員開發了包含數以百萬計的微小氮化硼納米管的膜，這些納米管具有帶電的表面及不尋常的運輸特性。當這些膜置於不同鹽濃度的溶液之間時，膜允許離子以遠超預期的速度通過。特別是鋰離子，其移動速度比預測快約 31 倍。結果還顯示出強的選擇性，鋰離子在通道中移動的速度顯著快於其他類型的離子。
受到電鰻啟發的系統將離子流轉化為可用的能量。為了展示該系統的潛力，金教授及其團隊展示了小型膜能夠從鹽溶液中產生足夠的能量來驅動簡單的電子設備。金教授提到，他們能夠利用這種方法操作手錶和計算器。從離子運動中產生電力的概念並不新穎，金教授解釋説，電鰻利用類似的原理，在自然界中通過控制離子在專用細胞（稱為電細胞）中的流動來產生電流。電細胞依賴離子通道將化學梯度轉換為電能，這一自然過程長期以來啟發了在工程系統中複製類似機制的努力，包括本研究中開發的膜。
展望未來，金教授及其團隊計劃探索該技術的其他應用，特別是納米管分離鋰的能力。他指出，研究結果可能用於從廢電池中回收鋰，團隊也計劃更詳細地研究潛在的物理機制，以更好地理解在系統中觀察到的異常快速的離子傳輸背後的驅動因素。