随着工业化进程的加速，全球能源需求持续攀升，而传统化石能源不仅储量有限，而且排放的温室气体对环境造成巨大压力。渗透能，即利用淡水与咸水之间的浓度差产生的能量，作为一种清洁、可再生的“蓝色能源”，备受研究者的关注。在膜基提取渗透能的技术中，反向电渗析作为一种领先的方法，可以直接将这种“蓝色能源”转化为电能。然而，现有的2D纳米材料表面电荷密度调节方法对于反向电渗析应用仍然缺乏有效性，导致离子选择性不足、功率密度有限和膜耐久性差等问题。

近日，复旦大学的孔彪教授，同济大学的朱大章教授、刘明贤教授和西安交通大学的谢磊教授等合作，巧妙地结合缺陷工程与界面超组装策略，制备了一种VOLDH/CNF-CNT的离子通道复合膜。这种膜由富含氧缺陷位的镍钴层状双氢氧化物（NiCoLDH）与纤维素纳米纤维包裹的碳纳米管（CNF-CNT）组成，通过氢键实现界面超组装，形成了具有丰富埃级离子通道结构。作者进一步将其应用于智能离子传输和高性能渗透能转换。

VOLDH/CNF-CNT离子通道复合膜不仅具有出色的离子选择性，而且在人工海水与河水的盐度梯度条件下，展现出了高达5.35 W/m²的功率密度，是原始NiCoLDH膜的近四倍。此外，该膜还表现出了对pH值和温度的敏感性，通过调整这些外部条件，可以进一步优化其性能。

作者进一步采用DFT理论计算证明，缺陷工程处理能够调控LDH的电子结构，从而调节其表面电荷，进一步影响其在通道内的离子传输和吸附特性。与CNF-CNT的界面超组装能够实现独特的埃级离子通道和通道内增大的表面电荷，这不仅提供了丰富的离子传输路径，同时最大限度地增强了它们在受限几何内的离子-壁之间的界面相互作用，导致高性能的选择性离子传输特性。

在该工作中，孔彪教授团队提出了一种基于新型的缺陷工程和界面超组装调控表面电荷的策略，并将其引入到离子通道膜设计和构筑中。该策略不仅为高效转换渗透能提供了新的解决方案，也为其他先进纳米流体能源设备的发展提供了新思路。