Kuchenna metoda produkcji grafenu

Grafen to węgiel w postaci warstwy o grubości jednego atomu. Jego niezwykłe właściwości elektryczne i cieplne mogą zrewolucjonizować przemysł elektroniczny, jednak dostępne obecnie metody produkcji grafenu o wysokiej jakości są wciąż zbyt mało wydajne - udaje się uzyskać zaledwie pół grama grafenu na godzinę.

Opracowano metody wydajniejsze, jednak wiązało się to z obniżeniem jakości. Co prawda grafen z defektami w niektórych zastosowaniach okazał się nawet lepszy – bowiem łatwiej wiąże się z innymi cząsteczkami, co ważne na przykład przy produkcji baterii i materiałów kompozytowych.

Chcąc znaleźć lepszy sposób wyrobu grafenu wysokiej jakości, brytyjska firma chemiczna Thomas Swan & Co z Consett zwróciła się do irlandzkiego zespołu Jonathana Colemana z Trinity College w Dublinie.

Jak wykazały wcześniejsze prace, grafen można uzyskać z naturalnego grafitu, który składa się z bardzo wielu ułożonych na sobie warstw grafenu. W odpowiednich warunkach warstwy te mogą się z siebie ześlizgiwać.

Grafitowy proszek wraz z roztworem środka powierzchniowo czynnego umieszczony został w laboratoryjnym mikserze. Analiza przy zastosowaniu mikroskopu elektronowego wykazała, że da się w ten sposób uzyskać około 5 gramów grafenu na godzinę - czyli 10 razy więcej niż przy zastosowaniu dotychczasowych metod. Dalsze eksperymenty z różnymi urządzeniami i rozpuszczalnikami wykazały, że bardzo dobrze sprawdza się kuchenny mikser oraz brytyjski płyn do mycia naczyń Fairy Liqui., który z powodzeniem zastąpił drogie specjalistyczne detergenty.

Metoda nie jest jednak aż tak prosta, jak mogłoby się wydawać, ponieważ ilość dodawanego płynu do mycia naczyń zależy od właściwości grafitowego proszku, zwłaszcza rozmiarów jego ziaren oraz występujących w graficie domieszek innych materiałów. Właściwości te daje się ustalić tylko z pomocą specjalistycznej aparatury. Poza tym nie cały grafit przekształca się w grafen i trzeba rozdzielać te dwa materiały.

Metodę da się jednak zastosować na większą skalę - na przykład w kadzi o pojemności 10 tys. litrów z mieszadłem poruszanym mocnym silnikiem można by uzyskać nawet 100 gramów grafenu na godzinę.

Tani i dostępny grafen mógłby znaleźć szerokie zastosowanie. Badania laboratoryjne wykazały na przykład, że jego dodatek do poliestru może podnieść wytrzymałość tego tworzywa sztucznego nawet o 50 proc.

Prostota nowej metody nasuwa na myśl sposób, w jaki został on po raz pierwszy wyizolowany przez Andre Geima i Konstantina Novoselova z University of Manchester. Nagrodzonego w roku 2010 Noblem odkrycia dokonali oni za pomocą ołówka i taśmy klejącej.