Ny forskning om grafenflingor har upptäckt att materialet kan fungera som ett ytaktivt ämne, för första gången demonstrerar hur det kan vara en mångsidig 2D-stabilisator som är idealisk för många industriella tillämpningar från oljeutvinning till pappersbearbetning.

Orörd grafen är helt vattenavvisande, men forskarna fann att vid en viss storlek (under 1 mikron lateral storlek), amfifilt beteende är möjligt. Denna grafenflinga drar till sig vatten vid dess kanter men stöter bort det på ytan, vilket gör det till en ny generation av ytaktiva ämnen som kan stabilisera olje- och vattenblandningar.

Krzysztof Koziol, professor i kompositteknik och chef för Enhanced Composites and Structures Center vid Cranfield University, sa, "Detta nya fynd, och tydlig experimentell demonstration av surfaktant beteende hos grafen, har spännande möjligheter för många industriella tillämpningar. Vi producerade orörda grafenflingor, utan applicering av någon ytbehandling, vid en specifik storlek som kan stabilisera vatten/oljeemulsioner även under högt tryck och hög temperatur. Till skillnad från traditionella ytaktiva ämnen som bryts ned och ofta är frätande, grafen öppnar en ny nivå av materialmotstånd, kan arbeta vid höga tryck, kombinerat med höga temperaturer och jämna strålningsförhållanden; och vi kan återvinna det. Grafen har potential att bli ett verkligt högpresterande ytaktivt ämne."

Kvaliteterna hos denna grafenflinga gör den till ett idealiskt material att kombineras med vatten och användas som ytaktivt ämne vid miljövänlig utvinning av mineraler, råolja och andra malmer från berg. Det behövs också ytaktiva ämnen av bättre kvalitet som mjukgörare för flytande betong, tillsatser i flamskydd och vattentätning samt smörjmedel i borrvätskor för att förbättra effektiviteten av borroperationer.

De ytaktiva ämnen som för närvarande används är frätande och bryts ned under intensiv värme och pressade miljöer. Grafen erbjuder en mer stabil, kostnadseffektivt och miljövänligt sätt att verka i tuffa geologiska eller kemiska miljöer.

Mike Payne, Professor i beräkningsfysik vid Cambridge University, som var en av medforskarna för detta projekt, sa:"Det finns en enorm mängd vetenskaplig forskning om grafen. På vissa sätt är detta att applådera men det kan också leda till motstridiga resultat i litteraturen - som i det aktuella exemplet om huruvida grafenflingor är hydrofoba eller amfifila. Vårt arbete kombinerar spännande experiment på välkaraktärt material med en rad teoretiska simuleringar, inklusive kvantmekaniska beräkningar. Tillsammans ger de en detaljerad förståelse av egenskaperna hos grafenflingorna och ett definitivt svar på denna fråga."