近年来，膜技术发展迅速，在电力、冶金、石油石化、医药、食品、市政工程、污水回用及海水淡化等领域得到较为广泛的应用，各类工程对膜技术及其装备的需求量更是增加。

然而膜技术的快速发展却未能满足人类在效率、成本和功能上所期待的目标，尤其是在分离效率和能耗方面与生物离子通道相比是相差甚远。

细胞是通过细胞膜与外界隔离的，在细胞膜上有很多离子通道，细胞通过这些通道与外界进行离子交换。

离子通道在许多细胞活动中都起关键作用，它是生物电活动的基础，在细胞内和细胞间信号传递中起着重要作用。

生物孔道借助于其孔道壁面性质的作用对流体的传输体现出了高通量、高选择性和低能耗。

纳米孔道内的界面性质影响了流体的微观结构，使得流体表现出与体相中不同的性质。

当前大多数流体在膜孔道内的传递机理都是以经验为主，不能用于高效膜材料的设计。

分子模拟手段可以从分子层面考察流体的传递行为，以石墨烯为膜孔道模型，分析流体与界面的相互作用，与生物通道内流体的传递行为相比较，抽提流体在界面性质影响下的膜孔道内的传递机制，指导新型高性能膜材料的设计[1]。

研究者以面向应用过程进行膜材料结构设计为目标，将膜的结构参数（膜孔径分布、孔隙率和膜厚度）引入到膜的瞬间渗透通量计算模型中，为多孔膜材料的结构设计提供了新的方法。

2004年,英国曼彻斯特大学物理学教授Geim等[2]用一种极为简单的方法剥离并观测到了碳元素的准二维材料#8212;#8212;石墨烯，其特殊的结构，使其具有完美的量子隧道效应、半整数的量子霍尔效应、从不消失的电导率等一系列性质，引起了科学界巨大的兴趣。