• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Graphenes älskar affärer med vatten

    Kredit:University of Manchester

    Grafen har visat sig vara ett underverk med ett brett utbud av unika egenskaper. Bland de minst kända underverk av grafen är dess märkliga kärleksaffär med vatten.

    Grafen är hydrofob - den stöter bort vatten - men smala kapillärer gjorda av grafen suger kraftigt i vatten så att den snabbt kan tränga igenom, om vattenskiktet bara är en atom tjockt - det vill säga lika tunn som grafen själv.

    Denna bisarra egendom har väckt intensivt akademiskt och industriellt intresse med avsikt att utveckla ny vattenfiltrering och avsaltningsteknik.

    En-atom-breda grafenkapillärer kan nu göras enkelt och billigt genom att stapla lager av grafenoxid-ett derivat av grafen-ovanpå varandra. De resulterande flerskiktsstackarna (laminat) har en struktur som liknar nacre (pärlemor), vilket gör dem också mekaniskt starka.

    Två år sedan, Forskare vid University of Manchester upptäckte att tunna membran tillverkade av sådana laminat var ogenomträngliga för alla gaser och ångor, förutom vatten. Detta innebär att även helium, den svåraste gasen att blockera, kan inte passera genom membranen medan vattenånga gick igenom utan motstånd.

    Nu har samma team under ledning av Dr Rahul Nair och prof Andre Geim testat hur bra grafenmembranen är som filter för flytande vatten. Resultaten visas i det senaste numret (14 feb. 2014) av Vetenskap .

    Forskarna rapporterar att, om den är nedsänkt i vatten, laminaten blir något svullna men tillåter fortfarande supersnabbt flöde av inte ett utan två monoskikt med vatten.

    Små salter med en storlek mindre än nio ångström kan flyta längs men större joner eller molekyler blockeras. Tio ångström motsvarar en miljarddels meter.

    Grafenfiltren har ett förvånansvärt noggrant nät som gör att de kan skilja mellan atomarter som bara är några procent olika stora.

    Ovanpå denna extremt exakta separation, det är också supersnabbt. De joner som kan gå igenom gör det med en sådan hastighet som om grafenmembranen vore ett vanligt kaffefilter.

    Den senare effekten beror på en egenskap som Manchester -forskarna kallar "jonsvamp". Deras grafenkapillärer suger upp små joner som kraftfulla hoover som leder till interna koncentrationer som kan vara hundratals gånger högre än i externa salta lösningar.

    Dr Nair sa:"Vattenfiltreringen är så snabb och så exakt som man kan hoppas på så smala kapillärer. Nu vill vi kontrollera grafenets maskstorlek och minska den under nio ångström för att filtrera bort även de minsta salterna som i havsvatten. Vårt arbete visar att det är möjligt. "

    Dr Irina Grigorieva, medförfattare till studien, tillade:"Vårt yttersta mål är att göra en filteranordning som tillåter ett glas drickbart vatten från havsvatten efter några minuters handpumpning. Vi är inte där än men det här är inte längre science fiction".


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com