Jak vyrobit kvalitní grafen ve velkém? Explozí!  
Zapomeňte na problematické chemikálie a drahé vybavení. Stačí smíchat uhlovodík s kyslíkem, a pak to celé odpálit.

 

Stačí jediná jiskra. Kredit: CC0 Public Domain.
Stačí jediná jiskra. Kredit: CC0 Public Domain.

Grafen je skvělý materiál, jehož všemožné aplikace slibují zázraky na počkání. Ke splnění všech takových slibů je ale nutné vyrobit ohromné množství grafenu za rozumnou cenu. Což není jen tak. Fyzici Kansaské Státní univerzity teď ale nabízejí výrobní postup, který je nejen jednoduchý a levný, ale rovněž – jako speciální bonus – zábavný. Zapomeňte na chemikálie, katalyzátory a drahé přístroje. V Kansasu k výrobě grafenu potřebují jenom tři poměrně prosté věci: plynný uhlovodík, kyslík a zapalovací svíčku z motoru automobilu. Samotná výroba grafenu je pak, řekněme, brutálně elegantní. 1. naplňte nějakou odolnou nádobu směsí acetylenu nebo etylenu s kyslíkem. 2. přidejte zapojenou zapalovací svíčku. 3. odpalte to! Pak už jenom stačí po explozi posbírat hotový grafen.

 

Chris Sorensen s grafenem. Kredit: Kansas State University.
Chris Sorensen s grafenem. Kredit: Kansas State University.

Chris Sorensen a jeho kolegové si svého objevu natolik považují, že hned zapracovali na jeho patentování. Jejich patent nese velmi příhodný název „Process for high-yield production of graphene via detonation of carbon-containing material.“ Sorensen si pochvaluje, že vytvořili efektivní proces výroby grafenu, který by se měl vyplácet. Podle badatelů přináší mnohá pozitiva. Je ekonomicky přijatelný, lze ho bez problémů spustit v průmyslovém měřítku a je vcelku šetrný vůči životnímu prostředí. A, přiznejme si to, exploze jsou sexy. Sorensen jako největší výhodu jejich převratného receptu na grafen vidí to, že na výrobu gramu grafenu spotřebuje jednu jedinou jiskru ze zapalování. A to představuje mnohem méně energie, než u jiných metod výroby grafenu.

 

Grafen z exploze uhlovodíků. Kredit: Kansas State University.
Grafen z exploze uhlovodíků. Kredit: Kansas State University.

Jak to bývá u podobných převratných objevů, které šokují svou jednoduchostí, Sorensen a spol. na to přišli úplnou náhodou. Jejich tým totiž původně vyvíjel, a také patentoval aerosolové gely s uhlíkovými sazemi. Udělali přitom to, že naplnili 17 litrovou hliníkovou nádobu acetylénem a kyslíkem a směs pak odpálili zapalovací svíčkou. Saze po výbuchu vytvořily aerosolové gely, které badatelům připomněly chutné dortíky. Detailnější analýzy ale ukázaly, že aerosolové gely z exploze jsou ještě lepší nežli dortíky. Je to totiž grafen.

 

Kansas State University

Logo Kansas State University

Byla to rozhodně šťastná náhoda. A dvojnásobně šťastná v tom, že takový postup je jednoduchý, efektivní, levný a využitelný v průmyslové výrobě. Soudobé postupy výroby grafenu zahrnují zahřívání minerálu grafitu s chemikáliemi typu kyselina sírová, dusičnan sodný, manganistan draselný nebo hydrazin – po dlouhou dobu a v přesně definovaných teplotách. Jiné postupy zase spočívají v zahřátí uhlovodíků na 1000 °C v přítomnosti katalyzátorů. Takové metody výroby grafenu bývají náročné na energii, mívají malou výtěžnost, potřebují problematické chemikálie a někdy jsou i nebezpečné. Sorensen a jeho tým podle všeho dostali výrobu grafenu na úplně jiný level.


Badatelé teď pracují na zlepšení kvality vyráběného grafenu a převádějí výrobu z laboratorních podmínek do průmyslového prostředí. Rovněž vylepšují vybavení, které bylo spíše provizorní. Zatím dostávali grafen z nádoby po explozi během minut, rádi by to zvládli během sekund. Právě rychlost v tomto případě zlepší kvalitu vyráběného grafenu. Jak se zdá, brzy asi kolem nás vyrostou explozivní továrny na grafen.

Video:   Mass Producing Graphene


Literatura
Kansas State University 25. 1. 2017.

Datum: 05.02.2017
Tisk článku

Der Schwedische Reiter - Perutz L.
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 326 Kč
cena: 322 Kč
Der Schwedische Reiter
Perutz L.
Související články:

Jak si vyrobit grafen v kuchyni?     Autor: Stanislav Mihulka (24.04.2014)
Grafen šetří helium aneb kvantový etalon odporu do každé rodiny     Autor: Martin Šíra (23.04.2015)
Převratný grafenový filtr by mohl zajistit pitnou vodu pro celou planetu     Autor: Stanislav Mihulka (19.03.2016)
Porézní 3D grafen je velmi lehký a přitom desetkrát pevnější než ocel     Autor: Stanislav Mihulka (10.01.2017)



Diskuze:

využití grafenu

Stanislav Florian,2017-02-06 13:05:29

Čtu o grafenu řadu let. Extrémní vlastnosti, mohl BY se používat v různých odvětvích. Mohl BY se vyrábět levně už brzy. Např.:
http://www.zive.cz/clanky/revolucni-grafen-za-nizkou-cenu-uz-brzy/sc-3-a-177022/default.aspx
http://www.osel.cz/5182-kdyz-se-z-grafenu-udela-papir.html
http://www.osel.cz/8192-grafen-kam-se-jenom-podivas.html
http://www.osel.cz/9128-kvantova-mechanika-v-kombinaci-s-fotosyntezou-prinesou-skvele-solarni-clanky.html
http://www.osel.cz/7200-nejpevnejsi-material-na-svete-aneb-uz-v-sovetskem-svazu.html
Zná někdo zařízení nebo výrobek s rozhodujícími vlastnostmi dané grafenem nebo grafynem?
hápu, že od objevu modravých záblesku v evakuovaném skleněném rotujícím válci v době Newtona uplynulo 100 let k rozsvícení uhlíkového výboje velkým Voltovým sloupcem ( článkem)

Odpovědět


Re: využití grafenu

Marek Fucila,2017-02-06 19:52:05

Kým to nie je v premyselnom objeme rentabilné, ťažko sa nájdu komerčné aplikácie.
Ja som si skôr predstavoval, že sa bude potrebné vyrobiť súvislú grafénovú plochu viditeľných rozmerov. Skôr to ale vyrerá, že sa tešia už z mikro (mili,nano?) kúskov grafénu. Tak neviem či ich vedia následne pospájať, alebo aj zmes je lepšia ako nič.

Odpovědět


Re: Re: využití grafenu

Vít Výmola,2017-02-07 00:52:45

Taky si myslím, že k praktickému použití například na konstrukce bude třeba plátů aspoň řádově v metrech. Ale třeba pro elektrotechniku postačí i malé, ale cenově dostupné, kusy.

Odpovědět

Pavol Hudák,2017-02-06 12:11:53

predpokladam ze vsetky sadze obsahuju takychto srandiciek plno.

Odpovědět


Nejlepší grafen vyráběl VW, než mu to zatrhli a svedli na NOx

Josef Hrncirik,2017-02-06 12:40:51

Odpovědět

Šetří na nepravém místě. Zkoušeli to odpálit 2 rozbuškami proti sobě? Není to patentované?

Josef Hrncirik,2017-02-06 10:13:59

Odpovědět


Kdy naládují dicyanacethylene nebo aspoň dicyane?

Josef Hrncirik,2017-02-06 10:20:47

Odpovědět

Hlavně aby jim to

Josef Blecha,2017-02-06 09:34:26

nebouchlo ...

Odpovědět

Svatá pravda. Již před 50 lety jsme se učili, že acetylenové saze vynikají vodivostí a nemají kyselý povrch zpomalující vulkanizaci pryžové směsi. V knize chemická technologie se popisuje, kterak odpálit azethylene stlačený na 10 atm. Viktor Ettel varuje,

Josef Hrncirik,2017-02-06 06:56:19

Odpovědět


že v rouře tlak stoupne na 100 atm. Urve to i diskusní vlákno.

Josef Hrncirik,2017-02-06 06:58:33

Odpovědět


Zapalovali to el. svíčkou, možná si to nepatentovali.

Josef Hrncirik,2017-02-06 07:00:01

Odpovědět


Re: Zapalovali to el. svíčkou, možná si to nepatentovali.

Marek Fucila,2017-02-06 19:45:40

Možno by stačilo písať príspevok do väčšieho poľa "Text příspěvku" a nie do toho "Nadpis příspěvku". Ono sa to potom aj lepšie číta. :-)

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