Inžinieri použili oxid grafénu na vyčistenie špinavej vody.

oxid grafénu v bi-vrstevnej biopene

Oxid grafénu bol už skôr označený za naozajstný zázračný materiál. Je ľahký, pevný a pružný, vedie teplo rýchlo a efektívne.

Teraz ale tím inžinierov na Washington University v St. Louis našiel spôsob, ako použiť listy oxidu grafénu, pre premenu špinavej vody na pitnú, čo by mohlo mať globálny význam.

„Dúfame, že v krajinách, kde je dostatok slnečného svetla, ako je napr. India, budeme môcť vziať nejakú špinavú vodu, odpariť ju pomocou nášho materiálu a zbierať pitnú vodu,“ povedal profesor Srikanth Singamaneni.

Tento nový prístup kombinuje baktériami produkovanú celulózu a oxid grafénu, pre vytvorenie bi-vrstevnej biopeny.

„Proces je veľmi jednoduchý,“ povedal Singamaneni. „Sieť celulózového nano vlákna, vytvoreného baktériami, má vynikajúcu schopnosť hýbať objemom vody k odparovaciemu povrchu, pričom sa minimalizuje teplo, ktoré vychádza zdola a celé sa to deje naraz.“

čistenie vody

„Konštrukcia materiálu je tu nová,“ povedal Singamaneni. „Máme bi-vrstevnú štruktúru so svetlom absorbujúcim oxidom grafénu, naplneného nano celulózou na vrchu a nedotknutou nano celulózou na dne. Keď zastavíme celú túto vec nad vodou, tá je potom schopná dosiahnuť horného povrchu, kde dôjde k odparovaniu.“

„Svetlo vyžaruje na povrch a to sa mení vďaka oxidu grafénu na teplo (prechod tepla na spodok je ale minimalizovaný vďaka dokonalej nano celulóznej vrstve). Nechceme strácať teplo, chceme obmedziť teplo iba do hornej vrstvy, kde sa deje samotné odparovanie.“

Celulóza v dolnej časti bi-vrstvovej biopeny, pôsobí ako špongia. Zastavuje vodu pre oxid grafénu, kde dochádza k rýchlemu odparovaniu. Výslednú čistú vodu možno potom ľahko získať z hornej časti listu.

Proces v ktorom je bi-vrstvová biopena  tvorená, je v skutočnosti tiež nový. Rovnakým spôsobom ako si vytvárajú ustrice perlu, baktérie vytvárajú vrstvy nano celulózynch vlákien, do ktorých sú vložené vločky oxidu grafénu.

„Keď sme kultivovali baktérie pre celulózu, do samotného média sme pridali vločky oxidu grafénu,“povedal Qisheng Jiang, vedúci autor štúdie a postgraduálny študent.

„Oxid grafénu sme vložili ako baktériu do výrobného procesu celulózy. V určitom bode proces zastavíme, vyberieme médium s oxidom grafénu a znovu zavedieme čerstvé médium. To vytvára ďalšiu vrstvu našej peny. Rozhranie je veľmi silné, mechanické a pomerne robustné.“

Nová biopena je tiež veľmi ľahká a lacná, čo z nej robí životaschopný nástroj pre čistenie vody a odsoľovanie. Celulóza môže byť produkovaná v masovom meradle,“ povedal Singamaneni. „Oxid grafénu je extrémne lacný a ľudia jej môžu produkovať tony. Oba materiály sú vysoko škálovateľné, takže je možné vytvárať veľké listy biopeny.“

„Vlastnosti tohto penového materiálu, ktorý sme syntetizovali,  má vlastnosti zvýšenej absorpcie slnečnej energie. Preto je účinnejšia pri čistení vody,“ povedal Pratim Biswas.

„Proces syntézy tiež umožňuje pridanie ďalších nano štruktúrovaných materiálov do peny, ktoré zvýšia rýchlosť zničenia baktérií a iných nečistôt, pre bezpečné pitie vody. Budeme tiež skúmať iné aplikácie týchto nových štruktúr.“

Celý článok si môžete prečítať tu: Engineers use graphene oxide sheets to clean dirty water


Zdroj: nanowerk.com, phys.org, indianexpress.com,

Leave a Comment