Ny forskning viser, at grafen kan fungere som overfladeaktivt stof

Ny forskning i grafenflager har opdaget, at materialet kan fungere som et overfladeaktivt stof, for første gang demonstrerer det, hvordan det kan være en alsidig 2-D stabilisator, der er ideel til mange industrielle applikationer fra olieudvinding til papirbehandling.

Uberørt grafen er fuldstændig vandafvisende, men forskerne fandt ud af, at ved en bestemt størrelse (under 1 mikron lateral størrelse), amfifil adfærd er mulig. Denne grafenflage tiltrækker vand ved dets kanter, men afviser det på overfladen, hvilket gør det til en ny generation af overfladeaktive stoffer, der kan stabilisere olie- og vandblandinger.

Krzysztof Koziol, professor i kompositteknologi og leder af Enhanced Composites and Structures Center ved Cranfield University, sagde, "Denne nye opdagelse, og klar eksperimentel demonstration af overfladeaktivt adfærd af grafen, har spændende muligheder for mange industrielle anvendelser. Vi producerede uberørte grafenflager, uden påføring af overfladebehandling, i en bestemt størrelse, som kan stabilisere vand/olie-emulsioner selv under højt tryk og høj temperatur. I modsætning til traditionelle overfladeaktive stoffer, der nedbrydes og ofte er ætsende, grafen åbner et nyt niveau af materialemodstand, kan fungere ved højt tryk, kombineret med høje temperaturer og jævne strålingsforhold; og vi kan genbruge det. Graphene har potentiale til at blive et virkelig højtydende overfladeaktivt stof. "

Egenskaberne ved denne grafenflage gør den til et ideelt materiale, der kan kombineres med vand og bruges som overfladeaktivt stof i miljøvenlig udvinding af mineraler, råolie og andre malme fra sten. Der er også behov for overfladeaktive stoffer af bedre kvalitet som blødgørere til flydende beton, additiver i flammesikring og vandtætning samt smøremidler i borevæsker for at forbedre effektiviteten af ​​boreoperationer.

De overfladeaktive stoffer, der i øjeblikket anvendes, er ætsende og nedbrydes under intens varme og pressede miljøer. Grafen giver en mere stabil, omkostningseffektiv og miljøvenlig måde at operere i barske geologiske eller kemiske miljøer.

Mike Payne, Professor i beregningsfysik ved Cambridge University, som var en af ​​medforskerne til dette projekt, sagde:"Der er en enorm mængde videnskabelig forskning om grafen. På nogle måder skal dette bifaldes, men det kan også føre til modstridende resultater i litteraturen - som i det foreliggende eksempel på, om grafenflager er hydrofobe eller amfifile. Vores arbejde kombinerer spændende eksperimenter på velkarakteriseret materiale med en række teoretiske simuleringer, herunder kvantemekaniske beregninger. Sammen giver de en detaljeret forståelse af grafenflagernes egenskaber og et endegyldigt svar på dette spørgsmål."