ฟิล์มคาร์บอน เช่น กราฟีน เป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบามากแต่แข็งแรงมาก ซึ่งมีศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้งานได้ดี แต่การผลิตอาจทำได้ยาก โดยปกติแล้วต้องใช้แรงงานคนจำนวนมากและใช้เวลานาน และวิธีการต่างๆ มีราคาแพงและไม่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ด้วยการผลิตกราฟีนในปริมาณมาก เพื่อเอาชนะความยากลำบากที่พบในการนำวิธีการสกัดปัจจุบันมาใช้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Ben Gurion แห่งเนเกฟในอิสราเอลได้พัฒนาวิธีการสกัดกราฟีน "สีเขียว" ที่สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในหลากหลายสาขา เช่น ด้านออปติก อิเล็กทรอนิกส์ นิเวศวิทยา และเทคโนโลยีชีวภาพ
นักวิจัยใช้การกระจายเชิงกลเพื่อสกัดกราฟีนจากแร่สไตรโอไลต์ธรรมชาติ พวกเขาพบว่าแร่ไฮโปฟิลไลต์นี้มีแนวโน้มที่ดีในการผลิตกราฟีนและสารที่คล้ายกราฟีนในระดับอุตสาหกรรม
ปริมาณคาร์บอนของไฮโปมฟิโบลอาจแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับปริมาณคาร์บอน ไฮโปมฟิโบลอาจมีศักยภาพในการนำไปใช้ที่แตกต่างกัน บางประเภทอาจใช้เพื่อคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยา ในขณะที่บางประเภทอาจมีคุณสมบัติในการฆ่าเชื้อแบคทีเรีย
ลักษณะโครงสร้างของไฮโปไพรอกซีนกำหนดการนำไปใช้ในกระบวนการออกซิเดชัน-รีดักชัน และยังสามารถนำไปใช้ในการผลิตเตาหลอมและการผลิตเฟอร์โรอัลลอยด์ของเหล็กหล่อ (ซิลิกอนสูง) ได้อีกด้วย
ด้วยคุณสมบัติทางกายภาพและเชิงกล ความหนาแน่นรวม ความแข็งแรง และความทนทานต่อการสึกหรอ ไฮโปฟิลไลต์จึงสามารถดูดซับสารอินทรีย์ได้หลากหลายชนิด จึงสามารถนำไปใช้เป็นวัสดุกรองได้จริง นอกจากนี้ยังแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการกำจัดอนุมูลอิสระที่อาจปนเปื้อนแหล่งน้ำอีกด้วย
ไฮโปไพรอกซีนแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการฆ่าเชื้อและทำให้น้ำบริสุทธิ์จากแบคทีเรีย สปอร์ จุลินทรีย์เดี่ยว และสาหร่ายสีเขียวแกมน้ำเงิน เนื่องจากมีคุณสมบัติเร่งปฏิกิริยาและรีดิวซ์สูง แมกนีเซียมจึงมักใช้เป็นสารดูดซับสำหรับการบำบัดน้ำเสีย
(ก) ภาพขยาย X13500 และ (ข) ภาพขยาย X35000 ของตัวอย่างไฮโปฟิลไลต์ที่กระจายตัว (ค) สเปกตรัมรามานของไฮโปฟิลไลต์ที่ผ่านการบำบัด และ (ง) สเปกตรัม XPS ของเส้นคาร์บอนในสเปกตรัมไฮโปฟิลไลต์
การสกัดกราฟีน
เพื่อเตรียมหินสำหรับการสกัดกราฟีน ทั้งสองได้ใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) เพื่อตรวจสอบสิ่งเจือปนโลหะหนักและความพรุนในตัวอย่าง พวกเขายังได้ประยุกต์ใช้วิธีการทางห้องปฏิบัติการอื่นๆ เพื่อตรวจสอบองค์ประกอบโครงสร้างทั่วไปและการมีอยู่ของแร่ธาตุอื่นๆ ในไฮโปมฟิโบล
หลังจากการวิเคราะห์และเตรียมตัวอย่างเสร็จสมบูรณ์แล้ว นักวิจัยสามารถสกัดกราฟีนจากไดโอไรต์ได้หลังจากประมวลผลตัวอย่างจากคาเรเลียโดยใช้เครื่องทำความสะอาดอัลตราโซนิกแบบดิจิทัล
เนื่องจากสามารถประมวลผลตัวอย่างจำนวนมากได้โดยใช้วิธีนี้ จึงไม่มีความเสี่ยงต่อการปนเปื้อนรอง และไม่จำเป็นต้องใช้วิธีการประมวลผลตัวอย่างในภายหลัง
เนื่องจากคุณสมบัติอันน่าทึ่งของกราฟีนเป็นที่ทราบกันอย่างกว้างขวางในแวดวงการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ จึงมีวิธีการผลิตและสังเคราะห์มากมายที่ถูกพัฒนาขึ้น อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้ส่วนใหญ่มักเป็นกระบวนการหลายขั้นตอน หรืออาจต้องใช้สารเคมีและสารออกซิไดซ์และสารรีดิวซ์ที่เข้มข้น
แม้ว่ากราฟีนและฟิล์มคาร์บอนอื่นๆ จะมีศักยภาพในการนำไปประยุกต์ใช้อย่างสูงและประสบความสำเร็จในการวิจัยและพัฒนา แต่กระบวนการที่ใช้วัสดุเหล่านี้ยังอยู่ในระหว่างการพัฒนา ส่วนหนึ่งของความท้าทายคือการทำให้การสกัดกราฟีนมีความคุ้มค่า ซึ่งหมายความว่าการค้นหาเทคโนโลยีการกระจายที่เหมาะสมคือกุญแจสำคัญ
วิธีกระจายหรือสังเคราะห์นี้ต้องใช้แรงงานมากและเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม อีกทั้งความแข็งแกร่งของเทคโนโลยีเหล่านี้ยังสามารถทำให้เกิดข้อบกพร่องในกราฟีนที่ผลิตได้ ส่งผลให้คุณภาพที่ดีเยี่ยมที่คาดหวังของกราฟีนลดลง
การประยุกต์ใช้เครื่องทำความสะอาดอัลตราโซนิกในการสังเคราะห์กราฟีนช่วยลดความเสี่ยงและต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับวิธีการหลายขั้นตอนและการใช้สารเคมี การนำวิธีการนี้มาใช้กับแร่ไฮโปฟิลไลต์ธรรมชาติได้ปูทางไปสู่วิธีการผลิตกราฟีนแบบใหม่ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
เวลาโพสต์: 4 พ.ย. 2564
