01
石墨烯的确能“抗”病毒
众所周知，石墨烯是“二维材料”的先导，更是研究范围极广的“万能材料”，既可以替代硅来制造新一代碳基半导体，还可以用于光伏产业、量子计算机、航天军工、超轻防弹衣等等，但是做滤网有必要吗？
在之前的文章中我们多次提到过石墨烯的发现过程及特性：它是由碳原子构成的单层片状结构，只有一个原子或者分子层那么薄，是世界上目前最薄也最坚硬的纳米材料，同时它的导电性超过铜、导热性能超过金刚石……要知道在20年前，也就是我们并不知道石墨烯存在的年代，周围只有三维材料，它们理所应当的拥有长度、宽度和厚度，根本没人想过要将它们拉薄来替代过滤网。
既然是“万能材料”，石墨烯走出实验室的路径自然不止一条，早几年还有企业不遗余力地宣传石墨烯内衣、石墨烯护腰等等产品。最近一次大众关注到石墨烯的过滤性能恐怕还是应用于口罩，关注的重点在于，石墨烯能否过滤病毒。
先说结论，石墨烯的确可以一定程度上、以物理方式破坏病毒的传播。广东药科大学与深圳市疾病预防控制控制中心的联合团队今年1月发表的研究论文指出，石墨烯以及其衍生物“具有高效、广谱抗病毒能力”。
对于微观世界中的病菌来说，蜂巢状六边形、晶格间距仅有0.246nm的石墨烯仿佛是一把“利刃”，锋利尖锐的边缘能够机械性地破坏病毒；同时，石墨烯及其衍生物带有高度活跃的电子，这使得它具有高导电率，这些活动电子产生的静电能够捕捉病毒及细菌，并促使它们产生氧的自由基，也就是通过氧化应激破坏病毒的膜结构，从而损害病菌的新陈代谢，进而使其丧失活性。
但这个研究的重点在于公共室内减弱病毒传播，也就是将石墨烯涂层应用于空调或通风系统，当作口罩还能一样吗？
02
不敢吸，但可以用来滤水
显然是有风险的，毕竟石墨烯是碳，而且小得可怕。
以另一个材料“石棉”为例，石棉耐高温、耐酸碱、抗腐蚀、耐磨还绝缘，曾经被视为最佳的建筑材料之一。但是研究人员1970年发现，石棉纤维非常细小，直径仅50nm，吸入石棉粉尘后，会长时间累积，难以排除，进而导致肺部纤维化和其他恶性肿瘤。国际癌症研究机构（IARC）甚至将其列为第一类致癌物质。
那比石棉还要小的石墨烯吸入人体后会产生什么影响？现在还没有明确的测试结果可以衡量，只有部分研究表明，“大量吸入石墨烯可能存在风险”——只要有这个潜在风险，石墨烯口罩都足以让人却步，毕竟这个领域还没到“没了石墨烯就不行”的地步。
石墨烯口罩虽然弊大于利，但其过滤特性依然大有用武之地，比如淡化海水。但是如前所述，石墨烯的二维纳米结构小到几乎成了一堵墙，谁都别想通过，水分子本身恐怕也无法通过。
幸运的是，石墨烯很特别，它的表面是亲水性的，具有吸引水分子的特性，就像棉布；但是当石墨烯吸附了海水的物质时，即常见的金属盐类及有机化合物，这些成分便会将石墨稀的表面特性转变成疏水性，跟荷叶或塑料一样。
利用这个特点，研究人员尝试在石墨烯上以原子轰击打开一些纳米级孔洞，制成纳米多孔石墨烯。水中体积较大的氯离子、钠离子根本无法通过这些孔洞，还会被吸附在孔洞之外的表面；被石墨烯吸附后，疏水性表面又会将水分子外推至孔洞，产生一股压力使水分子像火车般一列一列地通过“隧道”，进而高效地过滤。
当然，想要制造均匀的纳米孔洞，并大规模应用石墨烯成本依然很高，但只要有这个新途径，人类长久以来缺水的隐忧终会有缓解的一天。
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编辑｜张毅
审核｜吴新
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