סרטי פחמן כמו גרפן הם קלים מאוד אך חומרים חזקים מאוד עם פוטנציאל יישום מעולה, אך עשויים להיות קשים לייצור, בדרך כלל דורשים הרבה כוח אדם ואסטרטגיות גוזלות זמן, והשיטות יקרות ולא ידידותיות לסביבה.
עם ייצור כמות גדולה של גרפן, על מנת להתגבר על הקשיים בהם נתקלים ביישום שיטות מיצוי נוכחיות, חוקרים מאוניברסיטת בן גוריון של נגיב בישראל פיתחו שיטת מיצוי גרפן "ירוקה" שניתן ליישם על מגוון רחב של תחומים, כולל אופטיקה, אלקטרוניקה, אקולוגיה וביוטכנולוגיה.
החוקרים השתמשו בפיזור מכני כדי לחלץ גרפן מהסטריוליט המינרלי הטבעי. הם גילו שההיפופיליט המינרלי מראה סיכויים טובים בייצור גרפן בקנה מידה תעשייתי וחומרים דמויי גרפן.
תכולת הפחמן של Hypomphibole עשויה להיות שונה. על פי תכולת הפחמן, Hypomphibole יכול להיות בעל פוטנציאל יישום שונה. סוגים מסוימים עשויים לשמש לתכונותיהם הקטליטיות, ואילו לסוגים אחרים יש תכונות חיידקיות.
המאפיינים המבניים של Hypopyroxene קובעים את יישומם בתהליך הפחתת החמצון, וניתן להשתמש בו גם לייצור תנורים פיצוץ וייצור סחורות של ברזל יצוק (סיליקון גבוה).
בשל תכונותיו הפיזיות והמכניות, צפיפות התפזורת, חוזק טוב ועמידות בלאי, להיפופיליט יש גם את היכולת לספוג למגוון חומרים אורגניים, כך שניתן להשתמש בו למעשה כחומר פילטר. זה גם הדגים את היכולת לחסל חלקיקים רדיקליים חופשיים העלולים לזהם מקורות מים.
ההיפופירוקסן מראה את היכולת לחטא ולטהר מים מחיידקים, נבגים, מיקרואורגניזמים פשוטים ואצות כחולות-ירוקות. בשל תכונותיו הקטליטיות והפחיות הגבוהות, מגנזיה משמשת לרוב כסופג לטיפול בשפכים.
(א) הגדלה X13500 ו- (B) תמונת TEM הגדלה x35000 של מדגם ההיפופיליט המפוזר. (ג) ספקטרום ראמאן של ההיפופיליט המטופל ו- (ד) ספקטרום XPS של קו הפחמן בספקטרום ההיפופיליט
מיצוי גרפן
כדי להכין את הסלעים למיצוי גרפן, השניים השתמשו במיקרוסקופ אלקטרונים סריקה (SEM) כדי לבחון את זיהומי המתכת הכבדה והנקבוביות בדגימות. הם גם יישמו שיטות מעבדה אחרות כדי לבדוק את ההרכב המבני הכללי ואת נוכחותם של מינרלים אחרים בהיפומפול.
לאחר סיום ניתוח הדגימה והכנת, החוקרים הצליחו לחלץ גרפן מהדיוריט לאחר שעיבדו את הדגימה מכנית מקרליה באמצעות מנקה קולי דיגיטלי.
מכיוון שניתן לעבד מספר גדול של דגימות בשיטה זו, אין שום סיכון לזיהום משני, ושיטות עיבוד לדגימה לאחר מכן אינן נדרשות.
מכיוון שהתכונות יוצאי הדופן של גרפן היו ידועים באופן נרחב בקהילת המחקר המדעית הרחבה יותר, פותחו שיטות ייצור וסינתזה רבות. עם זאת, רבות משיטות אלה הן תהליכים מרובי שלבים או דורשים שימוש בכימיקלים וחומרים מחמצנים ומפחיתים חזקים.
אף על פי שגרפן וסרטי פחמן אחרים הראו פוטנציאל יישום נהדר והשיגו הצלחה מו"פ יחסית, התהליכים המשתמשים בחומרים אלה עדיין נמצאים בפיתוח. חלק מהאתגר הוא להפוך את מיצוי גרפן לחסכוני, מה שאומר שמציאת טכנולוגיית הפיזור הנכונה היא המפתח.
שיטת פיזור או סינתזה זו היא עמלנית ולא ידידותית לסביבה, וכוחן של טכנולוגיות אלה יכול גם לגרום למומים בגרפן המיוצר, ובכך להפחית את האיכות המצוינת הצפויה של גרפן.
היישום של חומרי ניקוי קולי בסינתזת גרפן מבטל את הסיכונים והעלויות הכרוכות בשיטות מרובות שלבים וכימיות. יישום שיטה זו על המינרל הטבעי Hypophyllite סלל את הדרך לדרך חדשה ידידותית לסביבה לייצר גרפן.
זמן הודעה: נוב-04-2021
