Vanderbilts ingenjörer använde en droppe tvättsprit, en kontorslaminator och kreativitet för att utveckla skalbara processer för tillverkning av enatoms tunna membran. Deras membran överträffade de senaste kommersiella dialysmembranen och tillvägagångssättet är helt kompatibelt med tillverkning från rulle till rulle.

Detaljer om det fantasifulla experimentet har nyligen publicerats i tidskriften Royal Chemistry Society :"Skalbar syntes av nanoporösa atomiskt tunna grafenmembran för dialys och molekylära separationer via enkel isopropanolassisterad varmlaminering."

Grafenmembran har potential för banbrytande framsteg när det gäller separation av en mängd olika mikroskopiska joner och molekyler, inklusive salter, proteiner eller nanopartiklar, och är relevanta för industriella tillämpningar för vattenavsaltning och gasseparationer. Sådana membran är också användbara för kemiska, biologisk och medicinsk forskning och rening av substanser som används i läkemedel.

"Som ingenjörer är vi alltid ute efter att göra teknologier skalbara och detta är ett viktigt steg mot att göra grafenmembran skalbara och praktiska för tillverkning, " sa Piran R. Kidambi, biträdande professor i kemi- och biomolekylär teknik. "Tillverkning av rull-till-rulle högkvalitativ monolagergrafen är absolut nödvändigt för att utveckla nanoporösa atomiskt tunna membran (NATM) för molekylära separationer.

"Det som är utmanande är processen att överföra grafenet till det stödjande polymerskiktet för att göra funktionella membran, " sade Kidambi. "Polymerställningar som vanligtvis används för grafenöverföring lämnar vanligtvis polymerrester och andra föroreningar som kan påverka prestandan hos enatomtjocka membran, och överföringar utan polymerställningar lider av lågt utbyte vilket resulterar i oönskat läckage."

Kidambi och hans labbteam, första författaren Peifu Cheng och Nicole K. Moehring, i samarbete med forskare vid Oak Ridge National Lab, Juan Carlos Idrobo och Ilia N. Ivanov, visa att en varmlamineringsprocess med gnidningssprit möjliggör en ren överföring av grafen till polykarbonatstöd med 99,2 % täckning samtidigt som stödets porositet bevaras.

"Vi demonstrerar fullt fungerande grafenmembran i centimeterskala som visar rekordhöga permeanser - storleksordningar högre - och bättre selektivitet än kommersiellt

tillgängliga toppmoderna polymera dialysmembran, "Detta är ett skalbart tillvägagångssätt för att tillverka grafenmembran för praktiska tillämpningar och är helt kompatibelt med tillverkningsprocesser från rulle till rulle."