Oglekļa plēves, piemēram, grafēns, ir ļoti viegli, bet ļoti izturīgi materiāli ar lielisku pielietojuma potenciālu, taču tos var būt grūti izgatavot, parasti prasa daudz darbaspēka un laikietilpīgas stratēģijas, un metodes ir dārgas un nav videi draudzīgas.
Lai pārvarētu grūtības, kas rodas, ieviešot pašreizējās ekstrakcijas metodes, pētnieki Ben Guriona universitātē Negevā Izraēlā ir izstrādājuši "zaļo" grafēna ekstrakcijas metodi, ko var pielietot plašā jomu klāstā, tostarp optikā, elektronikā, ekoloģijā un biotehnoloģijā.
Pētnieki izmantoja mehānisku dispersiju, lai no dabīgā minerāla striolīta iegūtu grafēnu. Viņi atklāja, ka minerālam hipofilītam ir labas izredzes rūpnieciska mēroga grafēna un grafēnam līdzīgu vielu ražošanā.
Hipofibola oglekļa saturs var būt atšķirīgs. Atkarībā no oglekļa satura hipofibolam var būt atšķirīgs pielietojuma potenciāls. Dažus veidus var izmantot to katalītisko īpašību dēļ, bet citiem veidiem piemīt baktericīdas īpašības.
Hipopiroksēna strukturālās īpašības nosaka to pielietojumu oksidācijas-reducēšanas procesā, un to var izmantot arī domnas ražošanā un ferosakausējumu ražošanā, kas izgatavoti no lietiem (augsta silīcija satura) čuguna.
Pateicoties hipofilīta fizikālajām un mehāniskajām īpašībām, tilpuma blīvumam, labai izturībai un nodilumizturībai, tas spēj absorbēt arī dažādas organiskās vielas, tāpēc to faktiski var izmantot kā filtra materiālu. Tas arī pierādīja spēju likvidēt brīvo radikāļu daļiņas, kas var piesārņot ūdens avotus.
Hipopiroksēnam piemīt spēja dezinficēt un attīrīt ūdeni no baktērijām, sporām, vienkāršiem mikroorganismiem un zilaļģēm. Pateicoties tā augstajām katalītiskajām un reducējošajām īpašībām, magnēziju bieži izmanto kā adsorbentu notekūdeņu attīrīšanā.
(a) Disperģētā hipofilīta parauga TEM attēls ar 13500 reižu palielinājumu un (b) Disperģētā hipofilīta parauga TEM attēls ar 35000 reižu palielinājumu. (c) Apstrādātā hipofilīta Ramana spektrs un (d) Hipofilīta spektrā esošās oglekļa līnijas XPS spektrs.
Grafēna ekstrakcija
Lai sagatavotu iežus grafēna ekstrakcijai, abi pētnieki izmantoja skenējošo elektronmikroskopu (SEM), lai pārbaudītu smago metālu piemaisījumus un porainību paraugos. Viņi arī izmantoja citas laboratorijas metodes, lai pārbaudītu vispārējo strukturālo sastāvu un citu minerālu klātbūtni hipofibolā.
Pēc parauga analīzes un sagatavošanas pabeigšanas pētnieki varēja iegūt grafēnu no diorīta pēc parauga mehāniskas apstrādes no Karēlijas, izmantojot digitālo ultraskaņas tīrītāju.
Tā kā, izmantojot šo metodi, var apstrādāt lielu skaitu paraugu, nepastāv sekundāras piesārņošanas risks, un nav nepieciešamas turpmākas paraugu apstrādes metodes.
Tā kā grafēna ārkārtējās īpašības ir plaši zināmas zinātniskās pētniecības aprindās, ir izstrādātas daudzas ražošanas un sintēzes metodes. Tomēr daudzas no šīm metodēm ir vai nu daudzpakāpju procesi, vai arī tām ir nepieciešamas ķīmiskas vielas un spēcīgi oksidētāji un reducētāji.
Lai gan grafēns un citas oglekļa plēves ir uzrādījušas lielu pielietojuma potenciālu un guvušas relatīvus panākumus pētniecībā un attīstībā, procesi, kuros izmanto šos materiālus, joprojām tiek izstrādāti. Daļa no izaicinājuma ir padarīt grafēna ieguvi rentablu, kas nozīmē, ka galvenais ir atrast pareizo dispersijas tehnoloģiju.
Šī dispersijas vai sintēzes metode ir darbietilpīga un videi nedraudzīga, un šo tehnoloģiju stiprums var izraisīt arī defektus saražotajā grafēnā, tādējādi samazinot paredzamo izcilo grafēna kvalitāti.
Ultraskaņas tīrītāju izmantošana grafēna sintēzē novērš riskus un izmaksas, kas saistītas ar daudzpakāpju un ķīmiskām metodēm. Šīs metodes piemērošana dabiskajam minerālam hipofilītam pavēra ceļu jaunam videi draudzīgam grafēna ražošanas veidam.
Publicēšanas laiks: 2021. gada 4. novembris
