Kulfilm som grafen er meget lette, men meget stærke materialer med fremragende anvendelsespotentiale, men kan være vanskelige at fremstille, kræver normalt meget arbejdskraft og tidskrævende strategier, og metoderne er dyre og ikke miljøvenlige.
Med produktionen af en stor mængde grafen har forskere ved Ben Gurion University of Negev i Israel, for at overvinde vanskelighederne med implementeringen af nuværende ekstraktionsmetoder, udviklet en "grøn" grafenekstraktionsmetode, der kan anvendes inden for en bred vifte af områder, herunder optik, elektronik, økologi og bioteknologi.
Forskere brugte mekanisk dispersion til at udvinde grafen fra det naturlige mineral striolit. De fandt ud af, at mineralet hypofyllit har gode muligheder for at producere grafen og grafenlignende stoffer i industriel skala.
Kulstofindholdet i hypomfibol kan være forskelligt. Afhængigt af kulstofindholdet kan hypomfibol have forskellige anvendelsespotentialer. Nogle typer kan anvendes på grund af deres katalytiske egenskaber, mens andre typer har bakteriedræbende egenskaber.
Hypopyroxens strukturelle egenskaber bestemmer dets anvendelse i oxidations-reduktionsprocessen, og det kan også bruges til produktion af højovne og ferrolegeringer af støbejern (med højt siliciumindhold).
På grund af dets fysiske og mekaniske egenskaber, bulkdensitet, gode styrke og slidstyrke har hypofyllit også evnen til at adsorbere en række organiske stoffer, så det kan faktisk bruges som filtermateriale. Det har også vist evnen til at eliminere frie radikalpartikler, der kan forurene vandkilder.
Hypopyroxen viser evnen til at desinficere og rense vand fra bakterier, sporer, simple mikroorganismer og blågrønne alger. På grund af sine høje katalytiske og reducerende egenskaber anvendes magnesia ofte som et adsorbent til spildevandsbehandling.
(a) X13500 forstørrelse og (b) X35000 forstørrelse TEM-billede af den dispergerede hypofyllitprøve. (c) Ramanspektrum af den behandlede hypofyllit og (d) XPS-spektrum af kulstoflinjen i hypofyllitspektret
Grafenekstraktion
For at forberede klipperne til grafenudvinding brugte de to et scanningselektronmikroskop (SEM) til at undersøge tungmetalurenheder og porøsitet i prøverne. De anvendte også andre laboratoriemetoder til at kontrollere den generelle strukturelle sammensætning og tilstedeværelsen af andre mineraler i hypomfibolen.
Efter at prøveanalysen og -forberedelsen var afsluttet, var forskerne i stand til at udvinde grafen fra dioritten efter mekanisk at have bearbejdet prøven fra Karelen ved hjælp af en digital ultralydsrenser.
Da et stort antal prøver kan behandles ved hjælp af denne metode, er der ingen risiko for sekundær kontaminering, og efterfølgende prøvebehandlingsmetoder er ikke nødvendige.
Da grafens ekstraordinære egenskaber er blevet bredt kendt i det bredere videnskabelige forskningsmiljø, er der blevet udviklet mange produktions- og syntesemetoder. Mange af disse metoder er dog enten flertrinsprocesser eller kræver brug af kemikalier og stærke oxidations- og reduktionsmidler.
Selvom grafen og andre kulstoffilm har vist et stort anvendelsespotentiale og opnået relativ succes inden for forskning og udvikling, er processerne, der anvender disse materialer, stadig under udvikling. En del af udfordringen er at gøre grafenekstraktion omkostningseffektiv, hvilket betyder, at det er nøglen at finde den rigtige dispersionsteknologi.
Denne dispersions- eller syntesemetode er besværlig og miljøuvenlig, og styrken af disse teknologier kan også forårsage defekter i den producerede grafen, hvorved den forventede fremragende kvalitet af grafen reduceres.
Anvendelsen af ultralydsrensere i grafensyntese eliminerer de risici og omkostninger, der er forbundet med flertrins- og kemiske metoder. Anvendelsen af denne metode på det naturlige mineral hypofyllit banede vejen for en ny miljøvenlig måde at producere grafen på.
Opslagstidspunkt: 4. november 2021
