Milostná pletka grafenu s vodou  
Bizarní grafenové nanokapiláry nasávají vodu jako šílené, přestože grafen sám o sobě vodu odpuzuje.


 

Zvětšit obrázek
Rahul Nair a membrána z oxidu grafenu. Kredit: University of Manchester.

Je to jako příběh z červené knihovny materiálů. Slavný a všemi respektovaný grafen je hydrofobní, tedy štítí se vody jako čert kříže. Odpuzuje ji ze všech sil.

Zvětšit obrázek
Andre Geim. Kredit: Sergeom, Wikimedia Commons.

Přesněji řečeno, většinou ji odpuzuje. Jenže, u grafenu je leccos jinak, než jak to na první pohled vypadá. Extrémně tenké nanokapiláry vyrobené z grafenu vodu naopak divoce milují. Nasávají vodu až s překvapivou intenzitou, pokud je vrstva vody tenká stejně jako grafen, čili jedinou vrstvu atomů.


Nanokapiláry, které mají šířku jediného atomu, lze vyrobit jednoduše a levně skládáním vrstev oxidu grafenu přes sebe. Oxid grafenu je historická přezdívka, ve skutečnosti jde o grafen prošpikovaný hlavně epoxidovými můstky, hydroxylovými a také karboxylovými skupinami. Struktura výsledného mnohovrstvého materiálu připomíná perleť a je podobně odolná. Zní to jako magie, ale před dvěma lety Rahul Nair a Andre Geim z Manchesterské univerzity zjistili, že tenké membrány z mnohovrstvého oxidu grafenu jsou zcela neprostupné pro všechny plyny, s výjimkou vody. Jsou neprostupné i pro helium, které je ze všech plynů vůbec nejtěžší zastavit. Zato voda, ta projde vrstvami oxidu grafenu jako nic.

 

 

Zvětšit obrázek
Struktura oxidu grafenu. Kredit: Iridos, Wikimedia Commons.

 

Zvětšit obrázek
Typy grafenu a grafitu. Kredit: IDTechEx.


Stejný tým vědců v čele s Nairem a Geimem teď v časopise Science publikoval výzkum mikrometrových membrán, vyrobených vakuovou filtrací ze suspenzí oxidu grafenu, v roli filtrů schopných oddělit vodu. Ukázalo se, že takovými membránami projdou jen molekuly či částice menší než 9 angströmů, čili 9 krát 10 na mínus 10 metru. Filtry z oxidů grafenu jsou také velice přesné a velice rychlé.

 

Materiál z vrstev oxidu grafenu funguje jako „iontová houba“. Nanokapiláry vycucnou ionty jako extrémní vysavače a velmi rychle vytvoří dramatický rozdíl mezi koncentrací ve vnitřku iontové houby a koncentrací ve vnějším prostředním.

 


 

V I D E O
Massive Production of Graphene Oxide From Expanded Graphite. Ling and Bunshi in Materials Letters Vol 109, Oct 2013

Milostná pletka grafenových nanokapilár s vodou zaujala vědce i vývojáře. Určitě ji bude možné využít v nových technologií filtrování či odsolování. Autoři objevu se netají smělými plány. Chtějí zmenšit průměr nanokapilár pod 9 angströmů, aby mohli filtrovat soli ze slané mořské vody a v tom směru si věří. Jejich vysněným cílem je filtrovací zařízení, které vyrobí sklenku pitné vody z mořské vody po pár minutách ručního pumpování. Prý už to vůbec není science fiction.

 

 

 

 


Literatura

University of Manchester News 14. 2. 2014, Science 343: 752-754.

 

Datum: 16.02.2014 08:28
Tisk článku

Umíráme na objednávku - nová edice - Kašpar Tomáš
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 140 Kč
cena: 131 Kč
Umíráme na objednávku - nová edice
Kašpar Tomáš
Související články:

Přes filtr z pozoruhodného grafairu můžete vypít vodu z přístavu v Sydney     Autor: Stanislav Mihulka (20.02.2018)
Grafenový pancíř je pro kulky tvrdší než diamant     Autor: Stanislav Mihulka (26.12.2017)
Jeden svět nestačí: Podivuhodný grafen míří do vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (18.12.2017)
Nová forma uhlíku je tvrdá jako kámen a elastická jako guma     Autor: Stanislav Mihulka (12.06.2017)
Grafenové nanosíto udělá z mořské vody pitnou     Autor: Stanislav Mihulka (04.04.2017)



Diskuze:

Vyrobit skleničku pitné vody z mořské...

Jan Novák9,2014-02-18 08:36:58

Není vůbec žádné scifi,
"At 2.5 pounds, this is the smallest hand-operated emergency desalinator (water maker) in the world. While extraordinarily compact in size, the PUR Survivor 06 makes an ounce of drinking water in less than 2 minutes (nearly 2 pints per hour) using a hand pump"

http://www.landfallnavigation.com/-sas07.html

Odpovědět

A není trochu problém

Jan Kment,2014-02-16 17:41:36

vytvořit jednoatomární vrstvu vody? Nerad bych se pletl, ale mám za to, že s vodou s nulovým povrchovým napětím by se kamarádil leckterý hydrofobní materiál. A také to filtrování asi nebude právě rychlé???

Odpovědět

grafen je hydrofobní, oxid grafenu už není grafen

Josef Hrncirik,2014-02-16 11:04:52

a tudíž je hydrofilní až dokonce katex. Potom po jednoduché výměně iontů z mořské vody dostanou slabou HCl na čištění WC. Kdyby na epoxidy navěšeli aminy, dostali by anex, kterým by mohli kyselinu zneutralizovat, ale pak by museli iontoměniče vyhodit nebo pracně regenerovat. Pro reverzní osmózu je lepší jen vysoká polarita bez iontoměnivosti, ev. po zablokování vícemocnými ionty do stabilního stavu. Určitě to propouští helium, avšak pomalu.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace