鋰是一種非常重要的元素，不過鋰的儲量可能無法滿足不斷增長的需求。因此，科學家們正在尋找回收提取鋰的新方法。離子選擇性膜已經被廣泛用於水處理和電滲析技術中的離子篩分。不過離子選擇性膜在Li+選擇性上表現很差，不能滿足工業要求。中國科學家最近在製備和應用一種生物啟發材料方面取得了進展，這種材料能夠實現可控的離子傳輸和篩分，特別是用於鋰離子提取。研究成果發表在《Matter》雜誌上。
在這項研究中，科學家們使用納米纖維，如來自天然絲綢和聚乙烯亞胺的納米纖維來裝飾二維納米片。受自然界中生物結構的啟發，二維納米片逐層自組裝，形成類似於珍珠的堆積結構。複合膜作為一個離子門異質結，具有相反的電荷和不對稱的納米通道。
與其他已報導的材料和天然珍珠結構相比，該複合膜顯示出更高的韌性。該膜還能有效控制層間間距，實現穩定有序的納米結構。納米纖維和納米片形成的結構，在溶液中表現出長期使用的特性。同時，密閉脫水和電荷排除效應使Li+迅速通過複合通道傳導。
實驗和理論結果表明，Li+由於半徑小、電荷量低，表現出遠高於Na+、K+、Mg2+和Ca2+的優異滲透率。與體積中的遷移率相比，Li+與體積值基本保持一致。與此形成鮮明對比的是，其他離子的移動性變得比Li+在散裝中的移動性更低。
利用該方法，可以進一步探索納米通道膜內的納米流體現象，用於水處理或發電。
論文標題為《Nacre-like Mechanically Robust Heterojunction for Lithium-Ion Extraction》。