Karbonfilmer som grafen er svært lette, men svært sterke materialer med utmerket anvendelsespotensial, men kan være vanskelige å produsere, krever vanligvis mye arbeidskraft og tidkrevende strategier, og metodene er dyre og ikke miljøvennlige.
For å overvinne vanskelighetene med å implementere nåværende ekstraksjonsmetoder, har forskere ved Ben Gurion-universitetet i Negev i Israel utviklet en «grønn» grafenekstraksjonsmetode som kan brukes på et bredt spekter av felt, inkludert optikk, elektronikk, økologi og bioteknologi, for å overvinne vanskelighetene med å implementere nåværende ekstraksjonsmetoder.
Forskere brukte mekanisk dispersjon for å utvinne grafen fra det naturlige mineralet striolitt. De fant ut at mineralet hypofyllitt har gode muligheter for produksjon av grafen og grafenlignende stoffer i industriell skala.
Karboninnholdet i hypomfibol kan variere. Avhengig av karboninnholdet kan hypomfibol ha forskjellige anvendelsespotensialer. Noen typer kan brukes for sine katalytiske egenskaper, mens andre typer har bakteriedrepende egenskaper.
De strukturelle egenskapene til hypopyroxen bestemmer bruken av det i oksidasjons-reduksjonsprosessen, og det kan også brukes til produksjon av masovner og ferrolegeringsproduksjon av støpejern (høyt silisiuminnhold).
På grunn av sine fysiske og mekaniske egenskaper, bulktetthet, gode styrke og slitestyrke, har hypofyllitt også evnen til å adsorbere en rekke organiske stoffer, slik at det faktisk kan brukes som filtermateriale. Det har også vist evnen til å eliminere frie radikalpartikler som kan forurense vannkilder.
Hypopyroksenet viser evnen til å desinfisere og rense vann fra bakterier, sporer, enkle mikroorganismer og blågrønne alger. På grunn av sine høye katalytiske og reduserende egenskaper brukes magnesia ofte som et adsorbent for avløpsrensing.
(a) X13500 forstørrelse og (b) X35000 forstørrelse TEM-bilde av den dispergerte hypofyllittprøven. (c) Ramanspektrum av den behandlede hypofyllitten og (d) XPS-spektrum av karbonlinjen i hypofyllittspekteret
Grafenutvinning
For å forberede bergartene for grafenutvinning brukte de to et skanningselektronmikroskop (SEM) for å undersøke tungmetallurenheter og porøsitet i prøvene. De anvendte også andre laboratoriemetoder for å sjekke den generelle strukturelle sammensetningen og tilstedeværelsen av andre mineraler i hypomfibolen.
Etter at prøveanalysen og klargjøringen var fullført, kunne forskerne utvinne grafen fra dioritten etter å ha mekanisk bearbeidet prøven fra Karelen ved hjelp av en digital ultralydrenser.
Siden et stort antall prøver kan behandles med denne metoden, er det ingen risiko for sekundær kontaminering, og påfølgende prøvebehandlingsmetoder er ikke nødvendige.
Siden de ekstraordinære egenskapene til grafen har vært allment kjent i det bredere vitenskapelige forskningsmiljøet, har mange produksjons- og syntesemetoder blitt utviklet. Mange av disse metodene er imidlertid enten flertrinnsprosesser eller krever bruk av kjemikalier og sterke oksidasjons- og reduksjonsmidler.
Selv om grafen og andre karbonfilmer har vist stort anvendelsespotensial og oppnådd relativ suksess innen forskning og utvikling, er prosessene som bruker disse materialene fortsatt under utvikling. En del av utfordringen er å gjøre grafenutvinning kostnadseffektiv, noe som betyr at det å finne riktig dispersjonsteknologi er nøkkelen.
Denne dispersjons- eller syntesemetoden er arbeidskrevende og miljøfiendtlig, og styrken til disse teknologiene kan også forårsake defekter i den produserte grafenen, og dermed redusere den forventede utmerkede kvaliteten på grafen.
Bruken av ultralydrensere i grafensyntese eliminerer risikoene og kostnadene forbundet med flertrinns- og kjemiske metoder. Bruken av denne metoden på det naturlige mineralet hypofyllitt banet vei for en ny miljøvennlig måte å produsere grafen på.
Publisert: 04. november 2021
