Prawie idealny filtr do wody powstał z grafenowych „akordeonów”

Badanie i ciągła praca nad tak wyjątkowym materiałem jakim jest grafen, otwiera nowe możliwości jego praktycznego zastosowania w różnych dziedzinach nauki i przemysłu.

W innym badaniu naukowym naukowcy zaproponowali nową metodę wytwarzania pofałdowanych struktur grafenowych (akordeonów) z porami, które doskonale filtrują zanieczyszczenia.

Tak więc struktury grafenowe stopniowo zaczynają być wykorzystywane w praktyce, w tym jako filtry do wody. Do tych celów wykorzystuje się tak zwane „stosy” płaszczyzn grafenu, w wyniku których wąski przestrzeń z nanoporami, przez którą spokojnie przechodzą cząsteczki wody, a wszelkiego rodzaju nieczystości i zanieczyszczenia są doskonałe są opóźnione.

Jednak w takiej konstrukcji woda przepływa raczej krętą ścieżką, co komplikuje cały proces i znacznie zwiększa koszt pompowania wody przez takie filtry.

Nowe eksperymenty z grafenem

Zespół inżynierów kierowany przez R. Hurt (Brown University, USA) zaproponował inny układ filtrów grafenowych z „pionowo zorientowanymi” nanoporami. Okazało się to całkiem proste, wystarczy złożyć kalkę jak akordeon.

Podczas eksperymentu naukowcy umieścili warstwy grafenu na wstępnie rozciągniętym elastycznym podłożu, a następnie zaczęli płynnie zmniejszać napięcie na podłożu.

W procesie przybierania swojego poprzedniego kształtu podłoże zmusiło grafen do zgniecenia, tworząc w ten sposób ogromny liczba fałd, przy wystarczającym naprężeniu pierwotnym, takie fałdy uzyskiwano praktycznie pionowy.

Powstała w ten sposób struktura została utrwalona przez naukowców poprzez zalanie jej żywicą epoksydową. Następnie naukowcy ostrożnie odcięli ostre rogi akordeonu grafenowego. W ten sposób otwarto kanały o średnicy w nanoskali prostopadłe do płaszczyzny arkusza.

W ten sposób udało się stworzyć membranę z krótkimi i raczej wąskimi porami, przez które mogą przechodzić tylko małe cząsteczki. Woda będzie swobodnie przepływać przez taki filtr, ale wszelkiego rodzaju zanieczyszczenia zostaną zatrzymane i odfiltrowane.

Inżynierowie nazwali powstałą strukturę „pionowo zorientowanymi membranami grafenowymi” VAGME. Następnie wykonano następujące doświadczenie: przez utworzony filtr przepuszczano parę wodną zmieszaną z cząsteczkami heksanu. W tym przypadku cząsteczki gazu bardzo łatwo przefiltrowano przez filtr grafenowy.

Naukowcy będą kontynuować prace i eksperymenty na grafenie, aby ostatecznie zapewnić komercyjną wersję produktu. Naukowcy podzielili się wynikami prac już wykonanych na łamach czasopisma Nature Communications.

Podobał Ci się materiał? Następnie unieś palec i zasubskrybuj kanał. Dziękuję za uwagę!