根据“联合国2019年世界水资源开发报告‘’约占世界人口的三分之二的人-大约四十亿人面临严重缺水。水占地球表面积的71%，水资源虽然很多，但是大部分是不可直接食用的海水，我们可食用淡水非常少。获取淡水的方法有很多，比如学习太阳将水加热，分离出其中的杂质，但是这种方法耗能高，效率低，不适用。有用半透膜过滤海水，这种方法更高效，能耗相对更低。世界上有120多个国家地区都在应用海水淡化技术

这种通过将水泵入半透性聚合物膜来除去盐分，只需要将海水压如薄膜一端，水就会从另一端出来。原理：因为基本上Na离子及其元素表以后的单原子离子都比水分子更大，而几乎所有多原子离子团的直径都比水分子大，半透膜就是在膜上打上水分子大小的孔洞，其他离子都不能通过。但是这样有一个问题，膜很容易堵塞的需要经常清洁，而且如果膜强度不够容易被冲破。

过滤示意图

所以需要一种更强，更薄和更透水的膜替代物，来自加州大学洛杉矶分校和中国武汉大学的研究人员设计了一种厘米大小的石墨烯膜，可有效过滤海水中的离子。以往用纳米孔蚀刻的单层石墨烯在放大到微尺度以上时往往会失去机械强度，并且用致密的孔网格对其进行蚀刻会降低膜的结构完整性。

他们开始研究一种特别坚固，无缺陷的单层石墨烯片，它们是通过化学气相沉积制成的。然后他们用一层碳纳米管强化它。最后，以多孔模板为指导，研究人员钻了一层直径为0.3到1.2纳米的均匀孔。去除模板在坚固的独立膜中留下了精确的孔隙网络。

在用于台式过滤系统的一部分，纳米多孔石墨烯膜阻挡了85％的NaCl和高达98％的大分子溶质。它还经受了高达10MPa的压力 - 典型的商业过滤，并且实现了比商业膜高两个数量级的渗透率。虽然商业膜通常会过滤掉超过90％的NaCl，但新膜的性能比其他多层石墨烯系统的性能高出一倍，后者最多可过滤42％。未来对纳米级膜的研究将集中于通过改变孔径分布和最小化蚀刻期间的裂缝形成来提高过滤效率。