Le pellicole di carbonio come il grafene sono materiali molto leggeri ma molto resistenti, con un eccellente potenziale applicativo; tuttavia, possono essere difficili da produrre, solitamente richiedono molta manodopera e strategie che richiedono molto tempo, inoltre i metodi sono costosi e non ecocompatibili.
Con la produzione di grandi quantità di grafene, per superare le difficoltà riscontrate nell'implementazione degli attuali metodi di estrazione, i ricercatori della Ben Gurion University del Negev in Israele hanno sviluppato un metodo di estrazione del grafene "verde" che può essere applicato a un'ampia gamma di campi, tra cui l'ottica, l'elettronica, l'ecologia e la biotecnologia.
I ricercatori hanno utilizzato la dispersione meccanica per estrarre il grafene dal minerale naturale striolite. Hanno scoperto che l'ipofillite presenta buone prospettive per la produzione di grafene e sostanze simili al grafene su scala industriale.
Il contenuto di carbonio dell'ipomfibolo può variare. A seconda del contenuto di carbonio, l'ipomfibolo può avere diverse potenzialità applicative. Alcuni tipi possono essere utilizzati per le loro proprietà catalitiche, mentre altri hanno proprietà battericide.
Le caratteristiche strutturali dell'ipopirosseno determinano la sua applicazione nel processo di ossidoriduzione e può essere utilizzato anche per la produzione in altoforno e per la produzione di ferroleghe di ghisa fusa (ad alto contenuto di silicio).
Grazie alle sue proprietà fisiche e meccaniche, alla densità apparente, alla buona resistenza meccanica e all'usura, l'ipofillite ha anche la capacità di adsorbire una varietà di sostanze organiche, il che ne consente l'utilizzo come materiale filtrante. Ha inoltre dimostrato la capacità di eliminare le particelle di radicali liberi che possono contaminare le fonti idriche.
L'ipopirosseno mostra la capacità di disinfettare e purificare l'acqua da batteri, spore, microrganismi semplici e alghe azzurre. Grazie alle sue elevate proprietà catalitiche e riducenti, la magnesia viene spesso utilizzata come adsorbente per il trattamento delle acque reflue.
(a) Ingrandimento X13500 e (b) Immagine TEM con ingrandimento X35000 del campione di ipofillite dispersa. (c) Spettro Raman dell'ipofillite trattata e (d) Spettro XPS della linea del carbonio nello spettro dell'ipofillite
Estrazione del grafene
Per preparare le rocce per l'estrazione del grafene, i due hanno utilizzato un microscopio elettronico a scansione (SEM) per esaminare le impurità di metalli pesanti e la porosità nei campioni. Hanno anche applicato altri metodi di laboratorio per verificare la composizione strutturale generale e la presenza di altri minerali nell'ipomfibolo.
Dopo aver completato l'analisi e la preparazione del campione, i ricercatori sono riusciti a estrarre il grafene dalla diorite dopo aver elaborato meccanicamente il campione proveniente dalla Carelia utilizzando un pulitore a ultrasuoni digitale.
Poiché con questo metodo è possibile elaborare un gran numero di campioni, non vi è alcun rischio di contaminazione secondaria e non sono necessari successivi metodi di elaborazione dei campioni.
Poiché le straordinarie proprietà del grafene sono ampiamente note alla comunità scientifica, sono stati sviluppati numerosi metodi di produzione e sintesi. Tuttavia, molti di questi metodi prevedono processi in più fasi o richiedono l'uso di sostanze chimiche e di forti agenti ossidanti e riducenti.
Sebbene il grafene e altri film di carbonio abbiano mostrato un grande potenziale applicativo e ottenuto un relativo successo in termini di ricerca e sviluppo, i processi che utilizzano questi materiali sono ancora in fase di sviluppo. Parte della sfida consiste nel rendere l'estrazione del grafene economicamente conveniente, il che significa che trovare la giusta tecnologia di dispersione è fondamentale.
Questo metodo di dispersione o sintesi è laborioso e dannoso per l'ambiente; inoltre, la resistenza di queste tecnologie può causare difetti nel grafene prodotto, riducendone così l'eccellente qualità prevista.
L'applicazione di sistemi di pulizia a ultrasuoni nella sintesi del grafene elimina i rischi e i costi associati ai metodi chimici e multifase. L'applicazione di questo metodo al minerale naturale ipofillite ha aperto la strada a un nuovo metodo di produzione del grafene ecocompatibile.
Data di pubblicazione: 04-11-2021
