我院师生协同攻关再结硕果，罗玖副教授带领2022级机器人工程本科生刘星，在Cell旗下高水平期刊The Innovation（IF=25.7）发表论文，突破海水淡化能效与产水通量的技术权衡难题，构建智能优化设计新范式，为学科交叉创新发展注入新动能。

【导读】

海水淡化是水资源开源增量的核心技术，超高通量淡化膜材料已成研究热点，但单一材料创新难以降低水处理成本。实现海水淡化高能效与超高产水通量的关键，在于解决膜通道低阻高效传质难题、抑制浓差极化与膜污染，同时攻克传统单级海水反渗透系统的能效瓶颈等问题。

【论文介绍】

图1 图文摘要

本文提出了超高通量反渗透淡化膜系统多尺度智能优化设计框架(图1)，该框架集成了膜组件设计和系统配置(包括二级和动态间歇式设计)，可在有效抑制浓差极化的同时，实现系统能效与产水效率显著提升。主要创新点包括：

1.突破传统卷式膜组件传质性能瓶颈。设计的仿生膜组件在保持流阻不显著增加的前提下，实现了边界传质性能较商业组件2–3倍的提升。

2.突破单级海水反渗透技术的能效桎梏。对标目前工程海水反渗透淡化工艺，基于本文提出的优化方案，淡水制备比能耗降低33-58%且平均产水通量提升5倍以上，有效抑制浓差极化并缓解膜污染。

3.首次阐明超高通量工况下膜渗透性对能效的显著影响。考虑膜组件的传质性能影响，将膜材料的渗透性由1提升至30 Liters m-2 hour-1bar-1，可显著提升海水淡化的能效。若未来能设计传质性能更佳的膜组件，可进一步提升淡化膜系统的性能上限。

【总结】

本文为新一代超高通量淡化膜系统提供了系统—组件—材料多尺度智能优化设计框架，突破了超高通量海水淡化的能效瓶颈，在海水淡化与污水处理等领域具有广阔的应用前景。首次证明采用仿生膜组件设计与动态反渗透工艺可以显著提升膜系统的性能上限，突破传统卷式膜组件传质性能限制，有效抑制超高通量操作工况下的浓差极化与膜污染。阐明了超高通量工况下膜渗透性与能效间关系，对膜材料的未来发展具有重要的指导意义。

The Innovation是一本由青年科学家与Cell Press于2020年共同创办的综合性英文学术期刊，2024年影响因子为25.7(5 year Impact Factor = 40.2)，CiteScore为53.4。

论文标题：Intelligent design breaks the trade-off between energy efficiency and water flux in ultrafast seawater desalination

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666675826000093