Uhlíkové filmy, ako je grafén, sú veľmi ľahké, ale veľmi pevné materiály s vynikajúcim aplikačným potenciálom, ale môžu byť náročné na výrobu, zvyčajne vyžadujú veľa pracovnej sily a časovo náročné stratégie a metódy sú drahé a nie sú šetrné k životnému prostrediu.
S výrobou veľkého množstva grafénu, s cieľom prekonať ťažkosti, s ktorými sa stretávame pri implementácii súčasných metód extrakcie, výskumníci z Ben Gurion University v Negeve v Izraeli vyvinuli „zelenú“ metódu extrakcie grafénu, ktorú možno použiť na širokú škálu vrátane optiky, elektroniky, ekológie a biotechnológie.
Výskumníci použili mechanickú disperziu na extrakciu grafénu z prírodného minerálu striolit.Zistili, že minerálny hypofylit má dobré vyhliadky na výrobu grafénu v priemyselnom meradle a látok podobných grafénu.
Obsah uhlíka v hypomfibole môže byť rôzny.Podľa obsahu uhlíka môže mať hypomfibol rôzne aplikačné potenciály.Niektoré typy môžu byť použité pre ich katalytické vlastnosti, zatiaľ čo iné typy majú baktericídne vlastnosti.
Štrukturálne vlastnosti hypopyroxénu určujú jeho uplatnenie v oxidačno-redukčnom procese a možno ho použiť aj na výrobu vo vysokej peci a na výrobu ferozliatin liatiny (s vysokým obsahom kremíka).
Vďaka svojim fyzikálno-mechanickým vlastnostiam, objemovej hmotnosti, dobrej pevnosti a odolnosti proti opotrebeniu má hypofylit tiež schopnosť adsorbovať rôzne organické látky, takže môže byť skutočne použitý ako filtračný materiál.Preukázala tiež schopnosť eliminovať častice voľných radikálov, ktoré môžu kontaminovať vodné zdroje.
Hypopyroxén vykazuje schopnosť dezinfikovať a čistiť vodu od baktérií, spór, jednoduchých mikroorganizmov a modrozelených rias.Vďaka svojim vysokým katalytickým a redukčným vlastnostiam sa horčík často používa ako adsorbent na čistenie odpadových vôd.
(a) 13500-násobné zväčšenie a (b) X35000-násobné zväčšenie TEM obraz rozptýlenej vzorky hypofylitu.(c) Ramanovo spektrum upraveného hypofylitu a (d) XPS spektrum uhlíkovej línie v spektre hypofylitu
Extrakcia grafénu
Na prípravu hornín na extrakciu grafénu použili obaja skenovací elektrónový mikroskop (SEM) na preskúmanie nečistôt a pórovitosti ťažkých kovov vo vzorkách.Použili aj iné laboratórne metódy na kontrolu všeobecného štrukturálneho zloženia a prítomnosti iných minerálov v hypomfibole.
Po dokončení analýzy a prípravy vzorky boli vedci schopní extrahovať grafén z dioritu po mechanickom spracovaní vzorky z Karélie pomocou digitálneho ultrazvukového čističa.
Keďže touto metódou je možné spracovať veľké množstvo vzoriek, nehrozí sekundárna kontaminácia a následné metódy spracovania vzoriek nie sú potrebné.
Keďže mimoriadne vlastnosti grafénu sú široko známe v širšej vedeckej výskumnej komunite, vyvinuli sa mnohé metódy výroby a syntézy.Mnohé z týchto metód sú však buď viacstupňové procesy alebo vyžadujú použitie chemikálií a silných oxidačných a redukčných činidiel.
Hoci grafénové a iné uhlíkové filmy preukázali veľký aplikačný potenciál a dosiahli relatívny úspech vo výskume a vývoji, procesy využívajúce tieto materiály sú stále vo vývoji.Súčasťou výzvy je, aby extrakcia grafénu bola nákladovo efektívna, čo znamená, že kľúčom je nájsť správnu technológiu rozptylu.
Táto metóda disperzie alebo syntézy je pracná a nešetrná k životnému prostrediu a sila týchto technológií môže tiež spôsobiť defekty vo vyrobenom graféne, čím sa zníži očakávaná vynikajúca kvalita grafénu.
Aplikácia ultrazvukových čističov pri syntéze grafénu eliminuje riziká a náklady spojené s viackrokovými a chemickými metódami.Aplikácia tejto metódy na prírodný minerál hypofylit otvorila cestu pre nový ekologický spôsob výroby grafénu.
Čas uverejnenia: 4. novembra 2021