Multilayered graphene oxide(GO) membranes have emerged as a novel filtering materials because of their outstanding ion selectivity and efficiency. However, physics and properties of their water permeability remain chiefly unknown. To discover dependence of water permeability on oxygen debris and functional group, we constructed various GO membrane systems and simulated the water permeation through the GO membranes focusing oxygen debris and kinds of functional group. Our simulations showed that the flux of water between GO membranes is largely inhibited by oxygen debris and functional groups and revealed that the size exclusion of functional groups becomes dominant inhibiting factor while water-binding interaction effect of these is weakening by increasing external pressure. Our results provide new physical features for understanding interlayer channels in multilayered GO membranes.
다중 산화 그래핀 분리막은 담수화 공정에 있어서 기존의 역삼투 공정보다 에너지 효율성이 좋고 이온 선택성이 뛰어난 분리막 물질로 주목받고 있다. 하지만 산화 그래핀의 구조와 물의 투과에 관한 성질은 정확하게 밝혀지지 않은 부분이 많다. 산화 그래핀 표면의 파편들과 기능기 구조에 따른 물의 투과성질을 밝혀내기 위해 본 학위논문에서는 여러 가지 분자동역학 시뮬레이션 모델을 개발하고 수행하였다. 시뮬레이션 결과, 산화그래핀 위의 파편들과 기능기는 물의 투과성을 크게 저해하는 효과를 나타내었고 압력이 높아질수록 기능기와 물 사이의 상호 작용의 효과가 약해지고 기능기의 크기가 물의 투과저해성을 결정하는 요소가 된다는 것을 밝혀내었다. 이러한 고찰을 통해 산화 그래핀막의 물 투과성질을 잘 이해할 수 있고, 좋은 분리막을 개발하는 과정에 기여할 수 있다.
