Grafen gibi karbon filmler, çok hafif ancak çok güçlü, mükemmel uygulama potansiyeline sahip malzemelerdir; ancak üretimi zor olabilir, genellikle çok fazla insan gücü ve zaman alıcı stratejiler gerektirir ve yöntemler pahalıdır ve çevre dostu değildir.
İsrail'deki Ben Gurion Negev Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, büyük miktarda grafen üretimiyle birlikte, mevcut ekstraksiyon yöntemlerinin uygulanmasında karşılaşılan zorlukların üstesinden gelmek amacıyla, optik, elektronik, ekoloji ve biyoteknoloji de dahil olmak üzere çok çeşitli alanlarda uygulanabilen "yeşil" bir grafen ekstraksiyon yöntemi geliştirdiler.
Araştırmacılar, doğal striolit mineralinden grafen elde etmek için mekanik dağılım yöntemini kullandılar. Hipofillit mineralinin endüstriyel ölçekte grafen ve grafen benzeri maddeler üretme konusunda iyi bir potansiyel gösterdiğini buldular.
Hipomfibolün karbon içeriği farklılık gösterebilir. Karbon içeriğine bağlı olarak, hipomfibol farklı uygulama potansiyellerine sahip olabilir. Bazı türleri katalitik özellikleri için kullanılırken, diğer türleri bakterisit özelliklere sahiptir.
Hipopiroksenin yapısal özellikleri, oksidasyon-indirgeme işlemindeki uygulamalarını belirler ve ayrıca yüksek fırın üretiminde ve dökme (yüksek silikonlu) demirin ferroalaşım üretiminde de kullanılabilir.
Fiziksel ve mekanik özellikleri, yoğunluğu, iyi mukavemeti ve aşınma direnci nedeniyle hipofillit, çeşitli organik maddeleri adsorbe etme yeteneğine de sahiptir; bu nedenle filtre malzemesi olarak da kullanılabilir. Ayrıca su kaynaklarını kirletebilecek serbest radikal parçacıklarını ortadan kaldırma yeteneği de göstermiştir.
Hipopiroksen, suyu bakteri, spor, basit mikroorganizmalar ve mavi-yeşil alglerden arındırma ve dezenfekte etme özelliğine sahiptir. Yüksek katalitik ve indirgeyici özellikleri nedeniyle magnezyum oksit, atık su arıtımında sıklıkla adsorban olarak kullanılır.
(a) Dağıtılmış hipofillit numunesinin X13500 büyütmeli ve (b) X35000 büyütmeli TEM görüntüsü. (c) İşlem görmüş hipofillitin Raman spektrumu ve (d) Hipofillit spektrumundaki karbon çizgisinin XPS spektrumu.
Grafen ekstraksiyonu
Kaya örneklerini grafen ekstraksiyonuna hazırlamak için, ikili, örneklerdeki ağır metal safsızlıklarını ve gözenekliliği incelemek üzere taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullandı. Ayrıca, hipomfiboldeki genel yapısal bileşimi ve diğer minerallerin varlığını kontrol etmek için diğer laboratuvar yöntemlerini de uyguladılar.
Örnek analiz ve hazırlık işlemleri tamamlandıktan sonra, araştırmacılar Karelya'dan alınan örneği dijital ultrasonik temizleyici kullanarak mekanik olarak işledikten sonra diyoritten grafen elde etmeyi başardılar.
Bu yöntemle çok sayıda numune işlenebildiği için ikincil kontaminasyon riski yoktur ve ek numune işleme yöntemlerine gerek duyulmaz.
Grafenin olağanüstü özellikleri geniş bilimsel araştırma camiasında yaygın olarak bilindiğinden, birçok üretim ve sentez yöntemi geliştirilmiştir. Bununla birlikte, bu yöntemlerin çoğu ya çok adımlı süreçlerdir ya da kimyasalların ve güçlü oksitleyici ve indirgeyici maddelerin kullanımını gerektirir.
Grafen ve diğer karbon filmler büyük uygulama potansiyeli göstermiş ve nispeten başarılı Ar-Ge çalışmaları yürütmüş olsalar da, bu malzemeleri kullanan süreçler hala geliştirme aşamasındadır. Zorluklardan biri, grafen ekstraksiyonunu maliyet etkin hale getirmektir; bu da doğru dağıtım teknolojisini bulmanın anahtar olduğu anlamına gelir.
Bu dağıtım veya sentez yöntemi zahmetli ve çevre dostu değildir; ayrıca bu teknolojilerin gücü, üretilen grafende kusurlara neden olarak grafenin beklenen mükemmel kalitesini düşürebilir.
Ultrasonik temizleyicilerin grafen sentezinde kullanımı, çok aşamalı ve kimyasal yöntemlerle ilişkili riskleri ve maliyetleri ortadan kaldırır. Bu yöntemin doğal mineral hipofillite uygulanması, grafen üretiminde yeni ve çevre dostu bir yolun önünü açmıştır.
Yayın tarihi: 04-11-2021
