Вугляродныя плёнкі, такія як графен, — гэта вельмі лёгкія, але вельмі трывалыя матэрыялы з выдатным патэнцыялам прымянення, але іх можа быць складана вырабляць, звычайна яны патрабуюць шмат працоўнай сілы і працаёмкіх стратэгій, а самі метады дарагія і не экалагічна чыстыя.
З мэтай пераадолення цяжкасцей, якія ўзнікаюць пры ўкараненні сучасных метадаў экстракцыі, даследчыкі з Універсітэта Бен-Гурыёна ў Негеве ў Ізраілі распрацавалі «зялёны» метад экстракцыі графену, які можа быць ужыты ў шырокім дыяпазоне абласцей, у тым ліку ў оптыцы, электроніцы, экалогіі і біятэхналогіях, з мэтай пераадолення цяжкасцей, якія ўзнікаюць пры ўкараненні сучасных метадаў экстракцыі.
Даследчыкі выкарысталі механічнае дысперсійнае даследаванне для здабывання графена з прыроднага мінерала стрыаліту. Яны выявілі, што мінерал гіпафіліт мае добрыя перспектывы для вытворчасці графена і падобных да графена рэчываў у прамысловых маштабах.
Змест вугляроду ў гіпафіболе можа быць розным. У залежнасці ад утрымання вугляроду, гіпафібол можа мець розныя патэнцыялы прымянення. Некаторыя тыпы могуць выкарыстоўвацца дзякуючы сваім каталітычным уласцівасцям, а іншыя тыпы валодаюць бактэрыцыднымі ўласцівасцямі.
Структурныя характарыстыкі гіпапіраксену вызначаюць іх ужыванне ў акісляльна-аднаўленчых працэсах, а таксама яны могуць выкарыстоўвацца для даменнай вытворчасці і вытворчасці ферасплаваў літога (высокакрэмніевага) чыгуну.
Дзякуючы сваім фізіка-механічным уласцівасцям, аб'ёмнай шчыльнасці, добрай трываласці і зносаўстойлівасці, гіпафіліт таксама мае здольнасць адсарбаваць розныя арганічныя рэчывы, таму яго можна выкарыстоўваць у якасці фільтруючага матэрыялу. Ён таксама прадэманстраваў здольнасць ліквідаваць часціцы свабодных радыкалаў, якія могуць забруджваць крыніцы вады.
Гіпапіраксен валодае здольнасцю дэзінфікаваць і ачышчаць ваду ад бактэрый, спор, простых мікраарганізмаў і сіне-зялёных водарасцяў. Дзякуючы сваім высокім каталітычным і аднаўленчым уласцівасцям, магнезія часта выкарыстоўваецца ў якасці адсарбенту для ачысткі сцёкавых вод.
(a) Павелічэнне х13500 і (b) павелічэнне х35000, атрыманае з дапамогай прасвечвальнай электроннай мікраскапіі (ПЭМ) дысперснага ўзору гіпафіліту. (c) Спектр Рамана апрацаванага гіпафіліту і (d) Рэнтгенафатальны спектральны спектр лініі вугляроду ў спектры гіпафіліту.
Здабыча графена
Каб падрыхтаваць пароды да экстракцыі графену, яны выкарысталі сканіруючы электронны мікраскоп (СЭМ) для вывучэння прымешак цяжкіх металаў і парыстасці ўзораў. Яны таксама ўжылі іншыя лабараторныя метады для праверкі агульнага структурнага складу і наяўнасці іншых мінералаў у гіпафіболе.
Пасля завяршэння аналізу і падрыхтоўкі ўзораў даследчыкі змаглі выняць графен з дыёрыту пасля механічнай апрацоўкі ўзору з Карэліі з дапамогай лічбавага ультрагукавога ачышчальніка.
Паколькі з дапамогай гэтага метаду можна апрацаваць вялікую колькасць узораў, няма рызыкі другаснага забруджвання, і наступныя метады апрацоўкі ўзораў не патрабуюцца.
Паколькі незвычайныя ўласцівасці графена сталі шырока вядомыя ў шырокай навуковай супольнасці, было распрацавана мноства метадаў вытворчасці і сінтэзу. Аднак многія з гэтых метадаў з'яўляюцца шматэтапнымі працэсамі або патрабуюць выкарыстання хімічных рэчываў і моцных акісляльнікаў і аднаўляльнікаў.
Нягледзячы на тое, што графен і іншыя вугляродныя плёнкі прадэманстравалі вялікі патэнцыял прымянення і дасягнулі адноснага поспеху ў даследаваннях і распрацоўках, працэсы з выкарыстаннем гэтых матэрыялаў усё яшчэ знаходзяцца ў стадыі распрацоўкі. Частка праблемы заключаецца ў тым, каб зрабіць здабычу графену эканамічна эфектыўнай, а гэта значыць, што ключавым фактарам з'яўляецца пошук правільнай тэхналогіі дысперсіі.
Гэты метад дысперсіі або сінтэзу з'яўляецца працаёмкім і экалагічна шкодным, а перагрузка гэтых тэхналогій таксама можа выклікаць дэфекты ў атрыманым графене, тым самым зніжаючы чаканую выдатную якасць графена.
Ужыванне ультрагукавых ачышчальнікаў у сінтэзе графена ліквідуе рызыкі і выдаткі, звязаныя з шматэтапнымі і хімічнымі метадамі. Ужыванне гэтага метаду да прыроднага мінерала гіпафіліту адкрыла шлях да новага экалагічна чыстага спосабу вытворчасці графена.
Час публікацыі: 04 лістапада 2021 г.
