Oglekļa plēves, piemēram, grafēns, ir ļoti vieglas, bet ļoti spēcīgi materiāli ar lielisku uzklāšanas potenciālu, taču tās var būt grūti ražot, parasti prasa daudz darbaspēka un laikietilpīgu stratēģiju, un metodes ir dārgas un nav videi draudzīgas.
Ražojot lielu daudzumu grafēna, lai pārvarētu grūtības, kas rodas pašreizējo ieguves metožu ieviešanā, Izraēlas Bena Guriona universitātes Ben Gurion universitātes pētnieki ir izstrādājuši “zaļo” grafēna ekstrakcijas metodi, ko var izmantot plaša spektra laukiem, ieskaitot optiku, elektroniku, ekoloģiju un biotehnoloģiju.
Pētnieki izmantoja mehānisko izkliedi, lai iegūtu grafēnu no dabiskā minerālvielu striolīta. Viņi atklāja, ka minerālu hipofilīts parāda labas izredzes ražot rūpnieciskā mēroga grafēnam un grafēniem līdzīgas vielas.
Hipomfibola oglekļa saturs var būt atšķirīgs. Saskaņā ar oglekļa saturu hipomfibolam var būt atšķirīgs pielietojuma potenciāls. Dažus veidus var izmantot to katalītiskajām īpašībām, bet citiem veidiem ir baktericīdas īpašības.
Hipopiroksēna strukturālās īpašības nosaka to pielietojumu oksidācijas samazināšanas procesā, un to var izmantot arī plastā krāsns ražošanai un ferroally ražošanai (augsta silīcija) čuguna.
Sakarā ar fizikālajām un mehāniskajām īpašībām, lielapjoma blīvumu, labu izturību un izturību pret nodilumu, hipofilītam ir arī spēja adsorbēt dažādas organiskas vielas, tāpēc to faktiski var izmantot kā filtra materiālu. Tas arī parādīja spēju novērst brīvo radikāļu daļiņas, kas var piesārņot ūdens avotus.
Hipopiroksēns parāda spēju dezinficēt un attīrīt ūdeni no baktērijām, sporām, vienkāršiem mikroorganismiem un zili zaļām aļģēm. Sakarā ar augstajām katalītiskajām un reducējošajām īpašībām magnēziju bieži izmanto kā adsorbentu notekūdeņu attīrīšanai.
(A) X13500 palielinājums un (b) X35000 palielinājuma TEM attēls izkliedētā hipofilīta parauga. (C) apstrādātā hipofilīta Ramana spektrs un (d) oglekļa līnijas XPS spektrs hipofilīta spektrā
Grafēna ekstrakcija
Lai sagatavotu iežus grafēna ekstrakcijai, abi izmantoja skenējošu elektronu mikroskopu (SEM), lai pārbaudītu smago metālu piemaisījumus un porainību paraugos. Viņi arī izmantoja citas laboratorijas metodes, lai pārbaudītu vispārējo strukturālo sastāvu un citu minerālu klātbūtni hipomfibolā.
Pēc paraugu 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, nav sekundārā piesārņojuma riska, un turpmākās paraugu apstrādes metodes nav vajadzīgas.
Tā kā grafēna ārkārtas īpašības ir plaši zināmas plašākā zinātnisko pētījumu aprindās, ir izstrādātas daudzas ražošanas un sintēzes metodes. Tomēr daudzas no šīm metodēm ir vai nu daudzpakāpju procesi, vai arī tām ir jāizmanto ķīmiskas vielas un spēcīgi oksidējoši un reducējoši līdzekļi.
Lai arī grafēns un citas oglekļa plēves ir parādījušas lielisku pielietojuma potenciālu un guvuši relatīvos pētniecības un attīstības panākumus, procesi, izmantojot šos materiālus, joprojām tiek izstrādāti. Daļa no izaicinājuma ir padarīt grafēna ieguves rentablu, kas nozīmē, ka galvenais ir pareizās izkliedes tehnoloģijas atrašana.
Šī izkliedes vai sintēzes metode ir darbietilpīga un videi draudzīga, un šo tehnoloģiju stiprums var izraisīt arī radītā grafēna defektus, tādējādi samazinot paredzamo lielisko grafēna kvalitāti.
Ultraskaņas tīrītāju pielietojums grafēna sintēzē novērš riskus un izmaksas, kas saistītas ar daudzpakāpju un ķīmisko metodēm. Piemērojot šo metodi dabiskajam minerālu hipofilītam, pavēra ceļu jaunam videi draudzīgam grafēna ražošanas veidam.
Pasta laiks: NOV-04-2121
