Koolstoffilms soos grafeen is baie ligte maar baie sterk materiale met uitstekende toepassingspotensiaal, maar kan moeilik wees om te vervaardig, vereis gewoonlik baie mannekrag en tydrowende strategieë, en die metodes is duur en nie omgewingsvriendelik nie.
Met die produksie van 'n groot hoeveelheid grafeen, om die probleme wat ondervind word met die implementering van huidige ekstraksiemetodes te oorkom, het navorsers aan die Ben Gurion Universiteit van die Negev in Israel 'n "groen" grafeen-ekstraksiemetode ontwikkel wat op 'n wye reeks velde toegepas kan word, insluitend optika, elektronika, ekologie en biotegnologie.
Navorsers het meganiese dispersie gebruik om grafeen uit die natuurlike mineraal strioliet te onttrek. Hulle het bevind dat die mineraal hipofilliet goeie vooruitsigte toon in die vervaardiging van grafeen en grafeenagtige stowwe op industriële skaal.
Die koolstofinhoud van hipomfibool kan verskil. Volgens die koolstofinhoud kan hipomfibool verskillende toepassingspotensiaal hê. Sommige tipes kan vir hul katalitiese eienskappe gebruik word, terwyl ander tipes bakteriedodende eienskappe het.
Die strukturele eienskappe van hipopirokseen bepaal hul toepassing in die oksidasie-reduksieproses, en dit kan ook gebruik word vir hoogoondproduksie en ferroallooiproduksie van gietyster (hoë silikon).
As gevolg van sy fisiese en meganiese eienskappe, volumedigtheid, goeie sterkte en slytasiebestandheid, het hipofilliet ook die vermoë om 'n verskeidenheid organiese stowwe te adsorbeer, sodat dit eintlik as 'n filtermateriaal gebruik kan word. Dit het ook die vermoë getoon om vrye radikale deeltjies wat waterbronne kan besoedel, uit te skakel.
Die hipopirokseen toon die vermoë om water te ontsmet en te suiwer van bakterieë, spore, eenvoudige mikroörganismes en blougroen alge. As gevolg van sy hoë katalitiese en reduseerende eienskappe word magnesia dikwels as 'n adsorbent vir afvalwaterbehandeling gebruik.
(a) X13500 vergroting en (b) X35000 vergroting TEM-beeld van die verspreide hipofillietmonster. (c) Raman-spektrum van die behandelde hipofilliet en (d) XPS-spektrum van die koolstoflyn in die hipofillietspektrum
Grafeen-ekstraksie
Om die gesteentes voor te berei vir grafeen-ekstraksie, het die twee 'n skandeerelektronmikroskoop (SEM) gebruik om die swaarmetaal-onsuiwerhede en porositeit in die monsters te ondersoek. Hulle het ook ander laboratoriummetodes toegepas om die algemene strukturele samestelling en die teenwoordigheid van ander minerale in die hipomfibool na te gaan.
Nadat monsterontleding en -voorbereiding voltooi is, kon die navorsers grafeen uit die dioriet onttrek nadat hulle die monster van Karelië meganies verwerk het met behulp van 'n digitale ultrasoniese skoonmaker.
Aangesien 'n groot aantal monsters met hierdie metode verwerk kan word, is daar geen risiko van sekondêre kontaminasie nie, en daaropvolgende monsterverwerkingsmetodes is nie nodig nie.
Aangesien die buitengewone eienskappe van grafeen wyd bekend is in die breër wetenskaplike navorsingsgemeenskap, is baie produksie- en sintesemetodes ontwikkel. Baie van hierdie metodes is egter óf meerstapprosesse óf vereis die gebruik van chemikalieë en sterk oksideer- en reduseermiddels.
Alhoewel grafeen en ander koolstoffilms groot toepassingspotensiaal getoon het en relatiewe navorsings- en ontwikkelingsukses behaal het, is die prosesse wat hierdie materiale gebruik steeds in ontwikkeling. Deel van die uitdaging is om grafeen-ekstraksie koste-effektief te maak, wat beteken dat die vind van die regte dispersietegnologie die sleutel is.
Hierdie dispersie- of sintesemetode is arbeidsintensief en omgewingsonvriendelik, en die sterkte van hierdie tegnologieë kan ook defekte in die vervaardigde grafeen veroorsaak, wat die verwagte uitstekende gehalte van grafeen verminder.
Die toepassing van ultrasoniese skoonmakers in grafeensintese elimineer die risiko's en koste verbonde aan meerstap- en chemiese metodes. Die toepassing van hierdie metode op die natuurlike mineraal hipofilliet het die weg gebaan vir 'n nuwe omgewingsvriendelike manier om grafeen te produseer.
Plasingstyd: 4 November 2021
