Les pel·lícules de carboni com el grafè són materials molt lleugers però molt resistents amb un excel·lent potencial d'aplicació, però poden ser difícils de fabricar, solen requerir molta mà d'obra i estratègies que requereixen molt de temps, i els mètodes són cars i no són respectuosos amb el medi ambient.
Amb la producció d'una gran quantitat de grafè, per tal de superar les dificultats que sorgeixen en la implementació dels mètodes d'extracció actuals, investigadors de la Universitat Ben Gurion del Nègueb a Israel han desenvolupat un mètode d'extracció de grafè "verd" que es pot aplicar a una àmplia gamma de camps, com ara l'òptica, l'electrònica, l'ecologia i la biotecnologia.
Els investigadors van utilitzar dispersió mecànica per extreure grafè del mineral natural estriolita. Van descobrir que el mineral hipofil·lita mostra bones perspectives en la producció de grafè a escala industrial i substàncies similars al grafè.
El contingut de carboni de l'hipomfíbol pot ser diferent. Segons el contingut de carboni, l'hipomfíbol pot tenir diferents potencials d'aplicació. Alguns tipus es poden utilitzar per les seves propietats catalítiques, mentre que altres tenen propietats bactericides.
Les característiques estructurals de l'hipopiroxè determinen la seva aplicació en el procés d'oxidació-reducció, i també es pot utilitzar per a la producció d'alt forn i la producció de ferroaliatges de fosa (alt contingut en silici).
A causa de les seves propietats físiques i mecàniques, densitat aparent, bona resistència i desgast, la hipofil·lita també té la capacitat d'adsorbir una varietat de substàncies orgàniques, de manera que es pot utilitzar com a material filtrant. També ha demostrat la capacitat d'eliminar partícules de radicals lliures que poden contaminar les fonts d'aigua.
L'hipopiroxè mostra la capacitat de desinfectar i purificar l'aigua de bacteris, espores, microorganismes simples i algues blavoses. A causa de les seves altes propietats catalítiques i reductores, la magnèsia s'utilitza sovint com a adsorbent per al tractament d'aigües residuals.
(a) Imatge TEM amb augment de X13500 i (b) Imatge TEM amb augment de X35000 de la mostra d'hipofil·lita dispersa. (c) Espectre Raman de la hipofil·lita tractada i (d) Espectre XPS de la línia de carboni a l'espectre de la hipofil·lita.
Extracció de grafè
Per preparar les roques per a l'extracció de grafè, els dos van utilitzar un microscopi electrònic de rastreig (SEM) per examinar les impureses de metalls pesants i la porositat de les mostres. També van aplicar altres mètodes de laboratori per comprovar la composició estructural general i la presència d'altres minerals a l'hipomfíbol.
Després de completar l'anàlisi i la preparació de la mostra, els investigadors van poder extreure grafè de la diorita després de processar mecànicament la mostra de Carèlia mitjançant un netejador ultrasònic digital.
Com que es pot processar un gran nombre de mostres amb aquest mètode, no hi ha risc de contaminació secundària i no calen mètodes posteriors de processament de mostres.
Com que les extraordinàries propietats del grafè són àmpliament conegudes per la comunitat de recerca científica en general, s'han desenvolupat molts mètodes de producció i síntesi. Tanmateix, molts d'aquests mètodes són processos de diversos passos o requereixen l'ús de productes químics i agents oxidants i reductors forts.
Tot i que el grafè i altres pel·lícules de carboni han demostrat un gran potencial d'aplicació i han aconseguit un èxit relatiu en R+D, els processos que utilitzen aquests materials encara estan en desenvolupament. Part del repte és fer que l'extracció de grafè sigui rendible, la qual cosa significa que trobar la tecnologia de dispersió adequada és la clau.
Aquest mètode de dispersió o síntesi és laboriós i poc respectuós amb el medi ambient, i la força d'aquestes tecnologies també pot causar defectes en el grafè produït, reduint així l'excel·lent qualitat esperada del grafè.
L'aplicació de netejadors ultrasònics en la síntesi de grafè elimina els riscos i els costos associats amb els mètodes químics i de múltiples passos. L'aplicació d'aquest mètode a la hipofil·lita mineral natural va obrir el camí a una nova manera respectuosa amb el medi ambient de produir grafè.
Data de publicació: 04 de novembre de 2021
