Ugljični filmovi poput grafena su vrlo lagani, ali vrlo jaki materijali s odličnim potencijalom primjene, ali ih je možda teško proizvesti, obično zahtijevaju puno radne snage i dugotrajne strategije, a metode su skupe i nisu ekološki prihvatljive.
S obzirom na proizvodnju velike količine grafena, a kako bi prevazišli poteškoće s kojima se susreću u primjeni trenutnih metoda ekstrakcije, istraživači sa Univerziteta Ben Gurion u Negevu u Izraelu razvili su "zelenu" metodu ekstrakcije grafena koja se može primijeniti u širokom spektru oblasti, uključujući optiku, elektroniku, ekologiju i biotehnologiju.
Istraživači su koristili mehaničku disperziju za ekstrakciju grafena iz prirodnog minerala striolita. Otkrili su da mineral hipofilit pokazuje dobre izglede za proizvodnju grafena i supstanci sličnih grafenu u industrijskim razmjerama.
Sadržaj ugljika u hipofibolu može biti različit. U zavisnosti od sadržaja ugljika, hipofibol može imati različite potencijale primjene. Neke vrste se mogu koristiti zbog svojih katalitičkih svojstava, dok druge vrste imaju baktericidna svojstva.
Strukturne karakteristike hipopiroksena određuju njihovu primjenu u oksidacijsko-redukcijskom procesu, a mogu se koristiti i za proizvodnju u visokim pećima i ferolegura od lijevanog željeza (visokosilicijumskog).
Zbog svojih fizičkih i mehaničkih svojstava, gustine, dobre čvrstoće i otpornosti na habanje, hipofilit također ima sposobnost adsorpcije raznih organskih supstanci, tako da se zapravo može koristiti kao materijal za filtriranje. Također je pokazao sposobnost eliminacije čestica slobodnih radikala koje mogu kontaminirati izvore vode.
Hipopiroksen pokazuje sposobnost dezinfekcije i prečišćavanja vode od bakterija, spora, jednostavnih mikroorganizama i plavozelenih algi. Zbog svojih visokih katalitičkih i redukcijskih svojstava, magnezijum se često koristi kao adsorbent za tretman otpadnih voda.
(a) Uvećanje od 13500 puta i (b) TEM slika dispergovanog uzorka hipofilita uvećana pri 35000 puta. (c) Ramanov spektar tretiranog hipofilita i (d) XPS spektar linije ugljika u spektru hipofilita
Ekstrakcija grafena
Da bi pripremili stijene za ekstrakciju grafena, dvojica su koristila skenirajući elektronski mikroskop (SEM) za ispitivanje nečistoća teških metala i poroznosti u uzorcima. Također su primijenili i druge laboratorijske metode kako bi provjerili opći strukturni sastav i prisustvo drugih minerala u hipomibolu.
Nakon što su analiza i priprema uzorka završeni, istraživači su uspjeli izdvojiti grafen iz diorita nakon mehaničke obrade uzorka iz Karelije pomoću digitalnog ultrazvučnog čistača.
Budući da se ovom metodom može obraditi veliki broj uzoraka, ne postoji rizik od sekundarne kontaminacije, a naknadne metode obrade uzoraka nisu potrebne.
Otkako su izvanredna svojstva grafena široko poznata u široj naučnoistraživačkoj zajednici, razvijene su mnoge metode proizvodnje i sinteze. Međutim, mnoge od ovih metoda su ili višestepeni procesi ili zahtijevaju upotrebu hemikalija i jakih oksidirajućih i redukcijskih sredstava.
Iako su grafen i drugi ugljični filmovi pokazali veliki potencijal primjene i postigli relativan uspjeh u istraživanju i razvoju, procesi koji koriste ove materijale su još uvijek u razvoju. Dio izazova je učiniti ekstrakciju grafena isplativom, što znači da je pronalaženje prave tehnologije disperzije ključno.
Ova metoda disperzije ili sinteze je mukotrpna i ekološki neprihvatljiva, a snaga ovih tehnologija može uzrokovati i defekte u proizvedenom grafenu, čime se smanjuje očekivani odličan kvalitet grafena.
Primjena ultrazvučnih čistača u sintezi grafena eliminira rizike i troškove povezane s višestepenim i hemijskim metodama. Primjena ove metode na prirodni mineral hipofilit utrla je put novom ekološki prihvatljivom načinu proizvodnje grafena.
Vrijeme objave: 04.11.2021.
