随着全球能源转型和环境保护需求的不断提升，高效且节能的气体分离技术正成为科学研究和工业应用的热点。其中，氢气作为未来清洁能源的重要载体，其高效纯化和分离对提升燃料电池和绿色能源的应用至关重要。与此同时，二氧化碳的捕获和分离作为减缓气候变化的关键手段之一，也受到了极大关注。在此背景下，氧化石墨烯（Graphene Oxide，简称GO）膜因其独特的二维结构、高机械强度和优异的分子筛分能力，逐步成为气体分离领域的研究焦点。然而，传统平整且层状结构的氧化石墨烯膜普遍存在气体渗透性低、扩散路径曲折冗长的问题，制约了其工业化应用。近期，借助应力诱导皱褶技术对氧化石墨烯膜进行结构改性，有效提升了其气体透过率和选择性，开启了高性能气体分离膜的发展新方向。
应力诱导皱褶氧化石墨烯膜是通过在制造过程中施加机械应力，使二维氧化石墨烯片层发生可控的微观皱褶，从而形成多域结构。这种皱褶不仅增加了膜内部的气体扩散通道，极大地缩短了分子传输路径，同时还通过力学变形调控了各皱褶区域的孔隙尺寸和形态，实现对不同气体分子的选择透过。相比传统的平面膜，应力皱褶氧化石墨烯膜的氢气透过率达到约2.1×10^4 barrer，远远超出未皱褶膜的低于100 barrer的水平。同时，其对氢气与二氧化碳的选择性达到了91，表现出极佳的分离性能，超越现有多种membrane技术，具备极强的市场竞争力。 该膜的高性能优势源于多方面。首先，皱褶结构提供了立体交错的多维气体通路，大幅降低分子扩散阻力，提高通量。
其次，通过精确控制皱褶的形态与分布，实现了对不同分子尺寸和物理化学性质的高度选择性，尤其有效地提升了氢气与二氧化碳的分离度。再次，材料本身的机械韧性和热稳定性赋予其在低温高湿等严苛环境下持续运行的能力，满足实际工业工况需求。此外，该制造方法工艺简单且具备工业化推广潜力，有利于规模化生产与应用推广。 制造工艺上，基于热缩聚合支持层的技术成为制备皱褶氧化石墨烯膜的关键。通过将氧化石墨烯层涂覆于聚合物基材上，随后施加热处理诱导基材热缩，引发GO层的应力集中并发生可控皱褶。此过程可通过调节热处理温度、时间及GO膜厚度，实现对皱褶周期和幅度的调控，从而精准调节膜的微结构与气体传输性能。
该方法不仅简单环保，且具备与现有工业制造兼容的优势，为大规模生产奠定基础。 在应用前景方面，应力诱导皱褶氧化石墨烯膜无疑为氢气提纯和二氧化碳捕集提供了新思路。尤其在加氢炼化、燃料电池氢气纯化、天然气脱碳等领域具有广泛应用空间。利用该膜高度的通量和选择性优势，能够显著降低能耗和成本，提升过程经济效益。此外，其稳定的机械性能和化学惰性保障了使用寿命和操作安全。未来，随着制造工艺的进一步优化和规模效应的显现，皱褶GO膜有望推动绿色能源技术和碳减排技术的深入发展。
此外，从基础科学层面，该技术的提出也引发了对于二维材料力学行为和纳米结构调控的深入研究。皱褶结构作为一种典型的应力释放和空间利用方式，其形成机理和对物理性能的影响成为材料科学、机械工程和应用物理多学科交叉的研究热点。通过结合先进的显微成像、模拟计算与实验力学，科学家们揭示了皱褶结构在气体传输中的关键作用机制，为未来设计定制化纳米结构膜提供了理论支撑和实践参考。 综合来看，应力诱导皱褶氧化石墨烯膜的诞生代表了二维材料在气体分离领域应用的重大突破。它成功克服了传统GO膜的渗透与选择性的权衡难题，彰显出较高的通量与选择性兼得的优势，同时兼具良好的稳定性与工业适用性。该技术不仅推动氢气纯化、二氧化碳捕集和工业气体分离迈向新高度，还将在能源转换、环境治理等领域发挥重要作用。
未来，随着相关研究的深入和技术的成熟，预期皱褶GO膜将在全球绿色低碳发展进程中，占据举足轻重的地位。
