• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Graphene:Supermaterial går superpermeabelt

    Konstnärligt intryck av grafenmolekyler. Kredit:University of Manchester

    Grafen är ett av vetenskapens världens underverk, med potential att skapa hopfällbara mobiltelefoner, tapet-tunna belysningspaneler och nästa generations flygplan. Det nya fyndet vid University of Manchester ger grafens potential en mycket överraskande dimension - grafen kan också användas för att destillera alkohol.

    I en rapport publicerad i Vetenskap , ett team som leds av professor Sir Andre Geim visar att grafenbaserade membran är ogenomträngliga för alla gaser och vätskor (vakuumtäta). Dock, vatten avdunstar genom dem lika snabbt som om membranen inte alls fanns där.

    Denna nyfunna egendom kan nu läggas till i den redan långa listan med superlativer som beskriver grafen. Det är det tunnaste kända materialet i universum och det starkaste som någonsin uppmätts. Den leder elektricitet och värme bättre än något annat material. Det är också den styvaste och på samma gång, det är det mest sega. Genom att visa sina anmärkningsvärda egenskaper vann University of Manchester akademiker Nobelpriset i fysik 2010.

    Nu har forskare vid University of Manchester studerat membran från ett kemiskt derivat av grafen som kallas grafenoxid. Grafenoxid är samma grafenark men det är slumpmässigt täckt med andra molekyler såsom hydroxylgrupper OH-. Grafenoxidark staplas ovanpå varandra och bildar ett laminat.

    Forskarna förberedde sådana laminat som var hundratals gånger tunnare än ett människohår men förblev starka, smidiga och var lätta att hantera.

    När en metallbehållare förseglades med en sådan film, även den mest känsliga utrustningen kunde inte detektera luft eller någon annan gas, inklusive helium, att läcka igenom.

    Det kom som en fullständig överraskning att, när forskarna försökte samma sak med vanligt vatten, de fann att det avdunstar utan att märka grafentätningen. Vattenmolekyler diffunderade genom grafenoxidmembranen med en så stor hastighet att avdunstningshastigheten var densamma oberoende av om behållaren var försluten eller helt öppen.

    Dr Rahul Nair, som ledde det experimentella arbetet, ger följande förklaring:"Grafenoxidark arrangeras på ett sådant sätt att mellan dem finns plats för exakt ett lager vattenmolekyler. De ordnar sig i en molekyl tjocka isskivor som glider längs grafenytan med praktiskt taget ingen friktion.

    "Om en annan atom eller molekyl försöker samma trick, den finner att grafenkapillärer antingen krymper i låg luftfuktighet eller blir igensatta av vattenmolekyler. "

    "Heliumgas är svårt att stoppa. Det läcker långsamt även genom ett millimeter tjockt fönsterglas men våra ultratunna filmer blockerar det helt. Samtidigt, vatten avdunstar genom dem obehindrat. Material kan inte bete sig någon främling, "kommenterar professor Geim." Du kan inte låta bli att undra vad grafen mer har för oss ".

    "Denna unika egenskap kan användas i situationer där man behöver ta bort vatten från en blandning eller en behållare, medan du behåller alla andra ingredienser ", säger Dr Irina Grigorieva som också deltog i forskningen.

    "Bara för ett skratt, vi förseglade en flaska vodka med våra membran och fann att den destillerade lösningen blev starkare och starkare med tiden. Ingen av oss dricker vodka men det var jätteroligt att göra experimentet ", tillägger Dr Nair.

    Manchester -forskarna rapporterar detta experiment i sin Science paper, för, men de säger att de inte tänker sig att använda grafen i destillerier, inte heller ge några omedelbara idéer för applikationer.

    Dock, Professor Geim tillägger 'Egenskaperna är så ovanliga att det är svårt att föreställa sig att de inte kan hitta någon användning i utformningen av filtrering, separations- eller barriärmembran och för selektivt avlägsnande av vatten '.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com