تعتبر أفلام الكربون مثل الجرافين خفيفة للغاية ولكنها مواد قوية للغاية ذات إمكانات ممتازة للتطبيق ، ولكن قد يكون من الصعب تصنيعها ، عادةً ما تتطلب الكثير من استراتيجيات القوى العاملة والمستهلكة للوقت ، والأساليب باهظة الثمن وليست صديقة للبيئة.
من خلال إنتاج كمية كبيرة من الجرافين ، من أجل التغلب على الصعوبات التي واجهتها في تنفيذ طرق الاستخراج الحالية ، طور الباحثون في جامعة بن غوريون في نيجيف في إسرائيل طريقة استخراج الجرافين "الخضراء" التي يمكن تطبيقها على مجموعة واسعة من الحقول ، بما في ذلك البصريات ، والالكترونيات ، والبيئة ، والتكنولوجيا الحيوية.
استخدم الباحثون التشتت الميكانيكي لاستخراج الجرافين من الستروليت المعدني الطبيعي. ووجدوا أن hypophyllite المعدنية يظهر احتمالات جيدة في إنتاج مواد الجرافين على نطاق صناعي ومواد تشبه الجرافين.
قد يكون محتوى الكربون من hypomphibole مختلفًا. وفقًا لمحتوى الكربون ، يمكن أن يكون لهبومفيبول إمكانات تطبيق مختلفة. يمكن استخدام بعض الأنواع لخصائصها الحفزية ، في حين أن الأنواع الأخرى لها خصائص مبيد للجراثيم.
تحدد الخصائص الهيكلية لخط hypopyroxene تطبيقها في عملية تقليل الأكسدة ، ويمكن أيضًا استخدامها لإنتاج فرن الصهر وإنتاج الحديد الزهر (السيليكون المرتفع).
نظرًا لخصائصها المادية والميكانيكية ، والكثافة الكبيرة ، والقوة الجيدة ومقاومة التآكل ، فإن hypophyllite لديها أيضًا القدرة على امتصاص مجموعة متنوعة من المواد العضوية ، بحيث يمكن استخدامها فعليًا كمواد مرشح. كما أظهر القدرة على التخلص من الجزيئات الجذرية الحرة التي قد تلوث مصادر المياه.
يُظهر hypopyroxene القدرة على تطهير الماء وتنقيته من البكتيريا ، الجراثيم ، والكائنات الحية الدقيقة البسيطة والطحالب الخضراء الزرقاء. نظرًا لخصائصها الحفزية العالية والتقليل ، غالبًا ما يتم استخدام المغنيسيا كمصدر مامح لمعالجة مياه الصرف الصحي.
(أ) التكبير X13500 و (ب) X35000 تكبير صورة TEM لعينة hypophyllite المشتتة. (ج) طيف رامان من طيف hypophyllite المعالجة و (د) XPS لخط الكربون في طيف hypophyllite
استخراج الجرافين
لإعداد الصخور لاستخراج الجرافين ، استخدم الاثنان مجهرًا إلكترونيًا للمسح الضوئي (SEM) لفحص الشوائب المعدنية الثقيلة والمسامية في العينات. كما طبقوا أساليب المختبر الأخرى للتحقق من التكوين الهيكلي العام ووجود المعادن الأخرى في hypomphibole.
بعد الانتهاء من تحليل العينة وإعدادها ، تمكن الباحثون من استخراج الجرافين من الديوريت بعد معالجة العينة ميكانيكيا من كارليا باستخدام منظف بالموجات فوق الصوتية الرقمية.
نظرًا لأنه يمكن معالجة عدد كبير من العينات باستخدام هذه الطريقة ، لا يوجد خطر من التلوث الثانوي ، ولا يلزم وجود طرق معالجة العينات اللاحقة.
نظرًا لأن الخصائص غير العادية للجرافين كانت معروفة على نطاق واسع في مجتمع الأبحاث العلمية الأوسع ، فقد تم تطوير العديد من أساليب الإنتاج والتوليف. ومع ذلك ، فإن العديد من هذه الطرق هي إما عمليات متعددة الخطوات أو تتطلب استخدام المواد الكيميائية والعوامل القوية المؤكسدة والحد من العوامل.
على الرغم من أن الجرافين وأفلام الكربون الأخرى أظهرت إمكانات رائعة للتطبيق وحققت نجاحًا نسبيًا للبحث والتطوير ، إلا أن العمليات التي تستخدم هذه المواد لا تزال قيد التطوير. جزء من التحدي هو جعل استخراج الجرافين فعالًا من حيث التكلفة ، مما يعني أن العثور على تكنولوجيا التشتت الصحيحة هو المفتاح.
طريقة التشتت أو التوليف هذه شاقة وغير ودية بيئيًا ، ويمكن أن تسبب قوة هذه التقنيات أيضًا عيوب في الجرافين المنتجة ، مما يقلل من جودة الجرافين الممتازة المتوقعة.
يزيل تطبيق المنظفات بالموجات فوق الصوتية في تخليق الجرافين المخاطر والتكاليف المرتبطة بالطرق المتعددة الخطوات والكيميائية. إن تطبيق هذه الطريقة على hypophyllite المعدني الطبيعي مهد الطريق لطريقة جديدة صديقة للبيئة لإنتاج الجرافين.
وقت النشر: نوفمبر -04-2021
