Najcieńsza wykonalna

[KopalniaWiedzy.pl 353]

Nowa nanomembrana z grafenu jest wyjątkowo lekka i oddychająca. Szwajcarzy wierzą, że ich osiągnięcie pozwoli stworzyć nową generację wodoodpornych ubrań oraz umożliwi ultraszybką filtrację.

Naukowcy z Politechniki w Zyruchu (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich), laboratorium badawczego LG Electronics i Empa (Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt) uzyskali stabilną porowata membranę o grubości nieprzekraczającej nanometra. Składa się ona z 2 warstw grafenu. Zespół Hyung Gyu Parka wytrawił w niej pory o precyzyjnie zdefiniowanej wielkości. Oznacza to, że może ona przepuszczać niewielkie cząsteczki, a większe albo będą przechodzić wolno, albo wcale. Z grubością odpowiadającą zaledwie dwóm atomom węgla to najcieńsza porowata błona, jaką z przyczyn technologicznych da się stworzyć - podkreśla doktorant Jakob Buchheim.

"Nasza błona jest bardzo lekka i giętka, a w porównaniu do Goreteksu, 1000 razy bardziej oddychająca" - dodaje dr Kemal Celebi. Akademicy twierdzą, że będzie ją można wykorzystać do rozdzielania mieszanin gazowych czy filtracji zanieczyszczeń z cieczy. Autorzy artykułu z Science jako pierwsi zademonstrowali, że membranę grafenową da się zastosować do filtracji wody. Niewykluczone, że błona znajdzie również zastosowanie w urządzeniach do dokładnego pomiaru prędkości przepływu cieczy i gazów.

Szwajcarzy nie tylko wyprodukowali 2-warstwowy film grafenowy o wysokiej czystości, ale i udoskonalili technikę frezowania za pomocą zogniskowanej wiązki jonów (ang. focused ion beam milling, FIB). Pozwoliło to uzyskać zadaną liczbę porów konkretnej wielkości. Co istotne, proces, który mógłby zająć dni, trwał jedynie parę godzin.

By osiągnąć tak duży poziom precyzji, naukowcy musieli pracować z 2-warstwowym filmem, bo w pojedynczym arkuszu mogłyby występować określone nieregularności struktury plastra miodu; chodzi o brak atomów węgla, który zaburza strukturę materiału i nie pozwala wytrawić otworu w wybranym miejscu. Jak wyjaśnia Park, jest za to bardzo mało prawdopodobne, by przy 2 warstwach grafenu 2 defekty się na siebie nałożyły.

Naukowcy podkreślają, że im mniejsza grubość membrany, tym mniejszy opór permeacji, a im mniejszy opór, tym większa wydajność energetyczna procesu filtracji.

Oceniając podstawy naukowe i wykonalność projektu, akademicy pracowali na fragmentach błony o powierzchni nieprzekraczającej 1/100 mm², więc teraz chcą uzyskać większe arkusze.

« powrót do artykułu