Le pellicole di carbonio come il grafene sono materiali molto leggeri ma anche molto resistenti, con un eccellente potenziale applicativo, ma la loro produzione può risultare complessa, richiedendo solitamente molta manodopera e strategie che richiedono molto tempo; inoltre, i metodi utilizzati sono costosi e non ecocompatibili.
Per superare le difficoltà riscontrate nell'implementazione dei metodi di estrazione attualmente in uso, i ricercatori dell'Università Ben Gurion del Negev in Israele hanno sviluppato un metodo di estrazione del grafene "verde" applicabile a una vasta gamma di settori, tra cui ottica, elettronica, ecologia e biotecnologia, al fine di produrre grandi quantità di grafene.
I ricercatori hanno utilizzato la dispersione meccanica per estrarre il grafene dal minerale naturale striolite. Hanno scoperto che il minerale ipofillite presenta buone prospettive per la produzione su scala industriale di grafene e sostanze simili al grafene.
Il contenuto di carbonio dell'ipomfibolo può variare. A seconda del contenuto di carbonio, l'ipomfibolo può avere diverse potenziali applicazioni. Alcuni tipi possono essere utilizzati per le loro proprietà catalitiche, mentre altri hanno proprietà battericide.
Le caratteristiche strutturali dell'ipopirosseno ne determinano l'applicazione nel processo di ossidoriduzione, e può essere utilizzato anche per la produzione in altoforno e per la produzione di ferroleghe di ghisa (ad alto contenuto di silicio).
Grazie alle sue proprietà fisiche e meccaniche, alla densità apparente, alla buona resistenza e alla resistenza all'usura, l'ipofillite ha anche la capacità di adsorbire una varietà di sostanze organiche, quindi può essere effettivamente utilizzata come materiale filtrante. Ha inoltre dimostrato la capacità di eliminare le particelle di radicali liberi che possono contaminare le fonti idriche.
L'ipopirosseno dimostra 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 è spesso utilizzata come adsorbente per il trattamento delle acque reflue.
(a) Immagine TEM con ingrandimento X13500 e (b) 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 all'estrazione del grafene, i due ricercatori hanno utilizzato un microscopio elettronico a scansione (SEM) per esaminare le impurità di metalli pesanti e la porosità nei campioni. Hanno inoltre 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 stati in grado di estrarre il grafene dalla diorite dopo aver trattato meccanicamente il campione proveniente dalla Carelia utilizzando un pulitore a ultrasuoni digitale.
Poiché con questo metodo è possibile analizzare un gran numero di campioni, non sussiste alcun rischio di contaminazione secondaria e non sono necessari ulteriori metodi di elaborazione dei campioni.
Poiché le straordinarie proprietà del grafene sono ampiamente note nella comunità scientifica, sono stati sviluppati numerosi metodi di produzione e sintesi. Tuttavia, molti di questi metodi sono processi a 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 dimostrato un grande potenziale applicativo e ottenuto un discreto 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 economicamente vantaggiosa l'estrazione del grafene, 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, e la forza di queste tecnologie può anche causare difetti nel grafene prodotto, riducendo così l'eccellente qualità del grafene che ci si aspetta.
L'applicazione di pulitori a ultrasuoni nella sintesi del grafene elimina i rischi e i costi associati ai metodi chimici e a più fasi. L'applicazione di questo metodo al minerale naturale ipofillite ha aperto la strada a un nuovo modo ecocompatibile di produrre grafene.
Data di pubblicazione: 4 novembre 2021
