סרטי פחמן כמו גרפן הם חומרים קלים מאוד אך חזקים מאוד בעלי פוטנציאל יישום מצוין, אך עשויים להיות קשים לייצור, בדרך כלל דורשים כוח אדם רב ואסטרטגיות גוזלות זמן, והשיטות יקרות ואינן ידידותיות לסביבה.
עם ייצור כמות גדולה של גרפן, על מנת להתגבר על הקשיים בהם נתקלים ביישום שיטות המיצוי הנוכחיות, חוקרים באוניברסיטת בן גוריון בנגב פיתחו שיטת מיצוי גרפן "ירוקה" שניתן ליישם במגוון רחב של תחומים, כולל אופטיקה, אלקטרוניקה, אקולוגיה וביוטכנולוגיה.
חוקרים השתמשו בפיזור מכני כדי להפיק גרפן מהמינרל הטבעי סטריוליט. הם מצאו כי המינרל היפופיליט מציג פוטנציאל טוב לייצור גרפן וחומרים דמויי גרפן בקנה מידה תעשייתי.
תכולת הפחמן של היפומיבול עשויה להיות שונה. בהתאם לתכולת הפחמן, להיפומיבול יכולים להיות פוטנציאלי יישום שונים. סוגים מסוימים עשויים לשמש בשל תכונותיהם הקטליטיות, בעוד שסוגים אחרים בעלי תכונות חיידקיות.
המאפיינים המבניים של היפופירוקסן קובעים את יישומו בתהליך החמצון-חיזור, וניתן להשתמש בו גם לייצור כבשן התכה ולייצור סגסוגות ברזל יצוק (עם אחוז סיליקון גבוה).
בשל תכונותיו הפיזיקליות והמכניות, צפיפות הנפח, חוזקו הטוב ועמידותו בפני שחיקה, להיפופיליט יש גם את היכולת לספוג מגוון חומרים אורגניים, כך שניתן להשתמש בו למעשה כחומר סינון. הוא גם הוכיח את יכולתו לסלק חלקיקים של רדיקלים חופשיים שעלולים לזהם מקורות מים.
להיפופירוקסן יש יכולת לחטא ולטהר מים מחיידקים, נבגים, מיקרואורגניזמים פשוטים ואצות כחולות-ירוקות. בשל תכונותיו הקטליטיות והמחזרות הגבוהות, מגנזיה משמשת לעתים קרובות כחומר סופח לטיפול בשפכים.
(א) הגדלה X13500 ו-(ב) תמונת TEM בהגדלה X35000 של דגימת ההיפופיליט המפוזרת. (ג) ספקטרום ראמאן של ההיפופיליט המטופל ו-(ד) ספקטרום XPS של קו הפחמן בספקטרום ההיפופיליט.
מיצוי גרפן
כדי להכין את הסלעים להפקת גרפן, השניים השתמשו במיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) כדי לבחון את זיהומי המתכות הכבדות והנקבוביות בדגימות. הם גם יישמו שיטות מעבדה אחרות כדי לבדוק את ההרכב המבני הכללי ואת נוכחותם של מינרלים אחרים בהיפומיבול.
לאחר השלמת ניתוח והכנת הדגימה, הצליחו החוקרים לחלץ גרפן מהדיוריט לאחר עיבוד מכני של הדגימה מקארליה באמצעות מכשיר ניקוי אולטרסאונד דיגיטלי.
מאחר שניתן לעבד מספר רב של דגימות בשיטה זו, אין סיכון לזיהום משני, ואין צורך בשיטות עיבוד דגימות נוספות.
מאחר שתכונותיו יוצאות הדופן של גרפן נודעו באופן נרחב בקהילת המחקר המדעית הרחבה יותר, פותחו שיטות ייצור וסינתזה רבות. עם זאת, רבות משיטות אלו הן תהליכים מרובי שלבים או דורשות שימוש בכימיקלים ובחומרים מחמצנים וחוזרים חזקים.
למרות שגרפן וסרטי פחמן אחרים הראו פוטנציאל יישום גדול והשיגו הצלחה יחסית במחקר ופיתוח, התהליכים המשתמשים בחומרים אלה עדיין נמצאים בפיתוח. חלק מהאתגר הוא להפוך את מיצוי הגרפן לחסכוני, מה שאומר שמציאת טכנולוגיית הפיזור הנכונה היא המפתח.
שיטת פיזור או סינתזה זו היא מייגעת ואינה ידידותית לסביבה, וחוזקן של טכנולוגיות אלו יכול גם לגרום לפגמים בגרפן המיוצר, ובכך להפחית את האיכות המעולה הצפויה של הגרפן.
השימוש במנקי אולטרסאונד בסינתזת גרפן מבטל את הסיכונים והעלויות הכרוכים בשיטות רב-שלביות וכימיות. יישום שיטה זו על המינרל הטבעי היפופיליט סלל את הדרך לדרך חדשה וידידותית לסביבה לייצור גרפן.
זמן פרסום: 4 בנובמבר 2021
