Filmele de carbon, cum ar fi grafenul, sunt materiale foarte ușoare, dar foarte rezistente, cu un potențial excelent de aplicare, dar pot fi dificil de fabricat, necesită de obicei multă forță de muncă și strategii care consumă mult timp, iar metodele sunt costisitoare și nu sunt ecologice.
Odată cu producerea unei cantități mari de grafen, pentru a depăși dificultățile întâmpinate în implementarea metodelor actuale de extracție, cercetătorii de la Universitatea Ben Gurion din Negev, Israel, au dezvoltat o metodă „verde” de extracție a grafenului, care poate fi aplicată într-o gamă largă de domenii, inclusiv optică, electronică, ecologie și biotehnologie.
Cercetătorii au folosit dispersia mecanică pentru a extrage grafenul din mineralul natural striolit. Aceștia au descoperit că mineralul hipofilit prezintă perspective bune în producerea de grafen și substanțe asemănătoare grafenului la scară industrială.
Conținutul de carbon al hipomibolului poate fi diferit. În funcție de conținutul de carbon, hipomibolul poate avea diferite potențiale de aplicare. Unele tipuri pot fi utilizate pentru proprietățile lor catalitice, în timp ce altele au proprietăți bactericide.
Caracteristicile structurale ale hipopiroxenului determină aplicarea sa în procesul de oxido-reducere și poate fi utilizat și pentru producția de furnal și producția de feroaliaje din fontă turnată (cu conținut ridicat de siliciu).
Datorită proprietăților sale fizice și mecanice, densității volumetrice, rezistenței bune și rezistenței la uzură, hipofilitul are și capacitatea de a adsorbi o varietate de substanțe organice, putând fi folosit ca material filtrant. De asemenea, a demonstrat capacitatea de a elimina particulele de radicali liberi care pot contamina sursele de apă.
Hipopiroxenul prezintă capacitatea de a dezinfecta și purifica apa de bacterii, spori, microorganisme simple și alge albastru-verzi. Datorită proprietăților sale catalitice și reducătoare ridicate, magnezia este adesea utilizată ca adsorbant pentru tratarea apelor uzate.
(a) Mărire de X13500 și (b) Imagine TEM cu mărire de X35000 a probei de hipofilit dispersat. (c) Spectrul Raman al hipofilitului tratat și (d) Spectrul XPS al liniei de carbon din spectrul hipofilitului.
Extracția grafenului
Pentru a pregăti rocile pentru extracția grafenului, cei doi au folosit un microscop electronic cu scanare (SEM) pentru a examina impuritățile metalelor grele și porozitatea din probe. De asemenea, au aplicat alte metode de laborator pentru a verifica compoziția structurală generală și prezența altor minerale în hipomfibol.
După finalizarea analizei și pregătirii probei, cercetătorii au reușit să extragă grafen din diorit după ce au procesat mecanic proba din Karelia folosind un aparat de curățare digitală cu ultrasunete.
Întrucât un număr mare de probe poate fi procesat folosind această metodă, nu există riscul de contaminare secundară și nu sunt necesare metode ulterioare de procesare a probelor.
Întrucât proprietățile extraordinare ale grafenului sunt cunoscute pe scară largă în comunitatea de cercetare științifică, au fost dezvoltate numeroase metode de producție și sinteză. Cu toate acestea, multe dintre aceste metode sunt fie procese în mai multe etape, fie necesită utilizarea de substanțe chimice și agenți oxidanți și reducători puternici.
Deși grafenul și alte pelicule de carbon au demonstrat un mare potențial de aplicare și au obținut un succes relativ în cercetare și dezvoltare, procesele care utilizează aceste materiale sunt încă în curs de dezvoltare. O parte a provocării este de a face extracția grafenului rentabilă, ceea ce înseamnă că găsirea tehnologiei de dispersie potrivite este esențială.
Această metodă de dispersie sau sinteză este laborioasă și neprietenoasă cu mediul, iar puterea acestor tehnologii poate cauza, de asemenea, defecte în grafenul produs, reducând astfel calitatea excelentă așteptată a grafenului.
Aplicarea aparatelor de curățare cu ultrasunete în sinteza grafenului elimină riscurile și costurile asociate cu metodele chimice și în mai multe etape. Aplicarea acestei metode la mineralul natural hipofilit a deschis calea pentru o nouă modalitate ecologică de producere a grafenului.
Data publicării: 04 noiembrie 2021
