Anglies plėvelės, tokios kaip grafenas, yra labai lengvos, bet labai tvirtos medžiagos, turinčios puikų pritaikymo potencialą, tačiau jas gali būti sunku pagaminti, paprastai joms reikia daug darbo jėgos ir daug laiko reikalaujančių strategijų, o metodai yra brangūs ir nedraugiški aplinkai.
Siekdami įveikti sunkumus, su kuriais susiduriama diegiant dabartinius grafeno ekstrahavimo metodus, Izraelio Negevo Ben Guriono universiteto mokslininkai sukūrė „žaliąjį“ grafeno ekstrahavimo metodą, kurį galima taikyti įvairiose srityse, įskaitant optiką, elektroniką, ekologiją ir biotechnologijas.
Tyrėjai mechaninės dispersijos būdu išskyrė grafeną iš natūralaus mineralo striolito. Jie nustatė, kad mineralas hipofilitas turi geras perspektyvas pramoninio masto grafeno ir į grafeną panašių medžiagų gamyboje.
Hipofibolo anglies kiekis gali skirtis. Priklausomai nuo anglies kiekio, hipofibolas gali turėti skirtingas taikymo galimybes. Kai kurie tipai gali būti naudojami dėl savo katalizinių savybių, o kiti - dėl baktericidinių savybių.
Hipopirokseno struktūrinės savybės lemia jų pritaikymą oksidacijos-redukcijos procese, jis taip pat gali būti naudojamas aukštakrosnių ir ferolydinių, pagamintų iš ketaus (didelio silicio kiekio), gamybai.
Dėl savo fizikinių ir mechaninių savybių, tūrinio tankio, gero stiprumo ir atsparumo dilimui, hipofilitas taip pat gali adsorbuoti įvairias organines medžiagas, todėl gali būti naudojamas kaip filtravimo medžiaga. Jis taip pat parodė gebėjimą pašalinti laisvuosius radikalus, kurie gali užteršti vandens šaltinius.
Hipopiroksenas pasižymi gebėjimu dezinfekuoti ir išvalyti vandenį nuo bakterijų, sporų, paprastų mikroorganizmų ir mėlynai žalių dumblių. Dėl savo didelių katalizinių ir redukcinių savybių magnezija dažnai naudojama kaip adsorbentas nuotekų valymui.
(a) X13500 didinimas ir (b) X35000 didinimas disperguoto hipofilito mėginio TEM vaizdas. (c) Apdoroto hipofilito Ramano spektras ir (d) hipofilito spektro anglies linijos XPS spektras.
Grafeno ekstrakcija
Norėdami paruošti uolienas grafeno ekstrakcijai, abu mokslininkai skenuojančiu elektroniniu mikroskopu (SEM) ištyrė sunkiųjų metalų priemaišas ir poringumą mėginiuose. Jie taip pat taikė kitus laboratorinius metodus, kad patikrintų bendrą struktūrinę sudėtį ir kitų mineralų buvimą hipofibole.
Baigę mėginio analizę ir paruošimą, tyrėjai, mechaniškai apdoroję mėginį iš Karelijos naudodami skaitmeninį ultragarsinį valytuvą, galėjo išgauti grafeną iš diorito.
Kadangi šiuo metodu galima apdoroti daug mėginių, nėra antrinės taršos rizikos ir nereikia tolesnių mėginių apdorojimo metodų.
Kadangi nepaprastos grafeno savybės buvo plačiai žinomos platesnėje mokslinių tyrimų bendruomenėje, buvo sukurta daug gamybos ir sintezės metodų. Tačiau daugelis šių metodų yra daugiapakopiai procesai arba reikalauja cheminių medžiagų ir stiprių oksidatorių bei reduktorių naudojimo.
Nors grafenas ir kitos anglies plėvelės parodė didelį pritaikymo potencialą ir pasiekė santykinę sėkmę mokslinių tyrimų ir plėtros srityje, procesai, kuriuose naudojamos šios medžiagos, vis dar kuriami. Dalis iššūkio yra tai, kad grafeno išgavimas būtų ekonomiškas, o tai reiškia, kad svarbiausia yra rasti tinkamą dispersijos technologiją.
Šis dispersijos arba sintezės metodas yra daug darbo reikalaujantis ir nekenksmingas aplinkai, o šių technologijų stiprumas taip pat gali sukelti pagaminto grafeno defektus, taip sumažinant laukiamą puikią grafeno kokybę.
Ultragarsinių valiklių taikymas grafeno sintezėje panaikina su daugiapakopiais ir cheminiais metodais susijusią riziką ir sąnaudas. Šio metodo taikymas natūraliam mineralui hipofilitui atvėrė kelią naujam aplinkai nekenksmingam grafeno gamybos būdui.
Įrašo laikas: 2021 m. lapkričio 4 d.
