Süsinikkiled, näiteks grafeen, on väga kerged, kuid väga tugevad materjalid, millel on suurepärane rakenduspotentsiaal, kuid mida võib olla keeruline toota, mis nõuab tavaliselt palju tööjõudu ja aeganõudvaid strateegiaid ning meetodid on kallid ja mitte keskkonnasõbralikud.
Suure koguse grafeeni tootmiseks ja praeguste ekstraheerimismeetodite rakendamisel tekkivate raskuste ületamiseks on Iisraeli Negevi Ben Gurioni ülikooli teadlased välja töötanud „rohelise” grafeeni ekstraheerimismeetodi, mida saab rakendada paljudes valdkondades, sealhulgas optikas, elektroonikas, ökoloogias ja biotehnoloogias.
Teadlased kasutasid grafeeni looduslikust mineraalist strioliidist eraldamiseks mehaanilist dispersiooni. Nad leidsid, et mineraalil hüpofülliitil on head väljavaated tööstusliku grafeeni ja grafeenilaadsete ainete tootmiseks.
Hüpofibooli süsinikusisaldus võib olla erinev. Süsinikusisalduse järgi võib hüpofiboolil olla erinev rakenduspotentsiaal. Mõnda tüüpi saab kasutada katalüütiliste omaduste tõttu, teistel aga bakteritsiidsete omaduste tõttu.
Hüpopürokseeni struktuurilised omadused määravad selle rakenduse oksüdatsiooni-redutseerimise protsessis ning seda saab kasutada ka kõrgahjude tootmiseks ja valatud (kõrge ränisisaldusega) malmi ferrosulamite tootmiseks.
Tänu oma füüsikalistele ja mehaanilistele omadustele, mahutihedusele, heale tugevusele ja kulumiskindlusele on hüpofülliitil võime adsorbeerida ka mitmesuguseid orgaanilisi aineid, seega saab seda tegelikult kasutada filtrimaterjalina. Samuti on see näidanud võimet kõrvaldada vabade radikaalide osakesi, mis võivad veeallikaid saastata.
Hüpopürokseenil on võime desinfitseerida ja puhastada vett bakteritest, eostest, lihtsatest mikroorganismidest ja sinivetikatest. Tänu oma kõrgetele katalüütilistele ja redutseerivatele omadustele kasutatakse magneesiumi sageli adsorbendina reovee puhastamisel.
(a) Dispergeeritud hüpofülliidi proovi 13500-kordne ja (b) 35000-kordne suurendus TEM-pilt. (c) Töödeldud hüpofülliidi Ramani spekter ja (d) hüpofülliidi spektri süsinikujoone XPS-spekter.
Grafeeni ekstraheerimine
Grafeeni ekstraheerimiseks kivimite ettevalmistamiseks kasutasid nad skaneerivat elektronmikroskoopi (SEM), et uurida proovides sisalduvaid raskmetallide lisandeid ja poorsust. Samuti rakendasid nad teisi laboratoorseid meetodeid, et kontrollida hüpofibooli üldist struktuurilist koostist ja teiste mineraalide olemasolu.
Pärast proovi analüüsi ja ettevalmistamise lõpetamist suutsid teadlased Karjalast pärit proovi mehaaniliselt digitaalse ultrahelipuhastiga töödeldes dioriidist grafeeni eraldada.
Kuna selle meetodi abil saab töödelda suurt hulka proove, puudub sekundaarse saastumise oht ja järgnevad proovitöötlusmeetodid pole vajalikud.
Kuna grafeeni erakordsed omadused on laiemas teadusringkonnas laialdaselt tuntud, on välja töötatud palju tootmis- ja sünteesimeetodeid. Paljud neist meetoditest on aga kas mitmeastmelised protsessid või nõuavad kemikaalide ning tugevate oksüdeerivate ja redutseerivate ainete kasutamist.
Kuigi grafeen ja teised süsinikkiled on näidanud üles suurt rakenduspotentsiaali ja saavutanud suhtelist edu teadus- ja arendustegevuses, on nende materjalide kasutamise protsessid alles väljatöötamisel. Osa väljakutsest seisneb grafeeni ekstraheerimise kulutõhusaks muutmises, mis tähendab, et õige dispersioontehnoloogia leidmine on võtmetähtsusega.
See dispersioon- või sünteesimeetod on töömahukas ja keskkonnavaenulik ning nende tehnoloogiate tugevus võib põhjustada ka toodetud grafeenis defekte, vähendades seeläbi grafeeni eeldatavat suurepärast kvaliteeti.
Ultraheli puhastusvahendite kasutamine grafeeni sünteesis kõrvaldab mitmeastmeliste ja keemiliste meetoditega seotud riskid ja kulud. Selle meetodi rakendamine looduslikule mineraalile hüpofülliitile sillutas teed uuele keskkonnasõbralikule grafeeni tootmise viisile.
Postituse aeg: 04.11.2021
