A grafénhez hasonló szénfilmek nagyon könnyűek, de nagyon erős anyagok, kiváló alkalmazási potenciállal, de nehezen gyárthatók, általában sok munkaerőt és időigényes stratégiákat igényelnek, a módszerek pedig drágák és nem környezetbarátak.
A nagy mennyiségű grafén előállításával, a jelenlegi extrakciós módszerek megvalósításában felmerülő nehézségek leküzdésére az izraeli Negev Ben Gurion Egyetem kutatói egy „zöld” grafénkivonási módszert fejlesztettek ki, amely számos területen alkalmazható, beleértve az optikát, az elektronikát, az ökológiát és a biotechnológiát.
A kutatók mechanikus diszperzióval vonták ki a grafént a természetes sztriolit ásványból. Megállapították, hogy a hipofillit ásvány jó lehetőségeket kínál ipari méretű grafén és grafénszerű anyagok előállítására.
A hipofibol széntartalma eltérő lehet. A széntartalomtól függően a hipofibol eltérő alkalmazási lehetőségekkel rendelkezhet. Egyes típusok katalitikus tulajdonságaik miatt használhatók, míg mások baktericid tulajdonságokkal rendelkeznek.
A hipopiroxén szerkezeti jellemzői határozzák meg alkalmazását az oxidációs-redukciós folyamatban, és felhasználható nagyolvasztó gyártásához és öntött (magas szilíciumtartalmú) öntöttvas ferroötvözet gyártásához is.
Fizikai és mechanikai tulajdonságai, térfogatsűrűsége, jó szilárdsága és kopásállósága miatt a hipofillit képes különféle szerves anyagokat adszorbeálni, így szűrőanyagként is használható. Azt is bizonyította, hogy képes semlegesíteni a vízforrásokat szennyező szabad gyökös részecskéket.
A hipopiroxén képes fertőtleníteni és megtisztítani a vizet a baktériumoktól, spóráktól, egyszerű mikroorganizmusoktól és kékalgáktól. Magas katalitikus és redukáló tulajdonságai miatt a magnéziát gyakran használják adszorbensként a szennyvíztisztításban.
(a) A diszpergált hipofillit minta 13500-szoros és (b) 35000-szeres nagyítású TEM képe. (c) A kezelt hipofillit Raman-spektruma és (d) a hipofillit spektrumban lévő szénvonal XPS-spektruma.
Grafén extrakció
A kőzetek grafénkivonásra való előkészítéséhez a két kutató pásztázó elektronmikroszkópot (SEM) használt a minták nehézfém-szennyeződéseinek és porozitásának vizsgálatára. Emellett más laboratóriumi módszereket is alkalmaztak a hipofibol általános szerkezeti összetételének és más ásványok jelenlétének ellenőrzésére.
A minta elemzése és előkészítése után a kutatók digitális ultrahangos tisztítóval mechanikusan feldolgozták a Karéliából származó mintát, és grafént tudtak kinyerni a dioritból.
Mivel ezzel a módszerrel nagyszámú minta feldolgozható, nincs másodlagos szennyeződés veszélye, és további mintafeldolgozási módszerekre nincs szükség.
Amióta a grafén rendkívüli tulajdonságai széles körben ismertek a tudományos kutatói közösségben, számos előállítási és szintézismódszert fejlesztettek ki. Ezek közül a módszerek közül azonban sok vagy több lépésből áll, vagy vegyszerek, valamint erős oxidáló- és redukálószerek használatát igényli.
Bár a grafén és más szénfilmek nagy alkalmazási potenciált mutattak és relatív K+F sikereket értek el, az ezeket az anyagokat alkalmazó eljárások még fejlesztés alatt állnak. A kihívás része a grafén kinyerésének költséghatékonysá tétele, ami azt jelenti, hogy a megfelelő diszperziós technológia megtalálása a kulcs.
Ez a diszperziós vagy szintézismódszer munkaigényes és környezetbarát, ráadásul ezen technológiák erőssége hibákat is okozhat a keletkezett grafénben, ezáltal csökkentve a grafén várható kiváló minőségét.
Az ultrahangos tisztítószerek alkalmazása a grafénszintézisben kiküszöböli a többlépéses és kémiai módszerekkel járó kockázatokat és költségeket. A módszernek a természetes hipofillit ásványra való alkalmazása utat nyitott a grafén előállításának egy új, környezetbarát módjának.
Közzététel ideje: 2021. november 4.
