Ausztrál és indiai tudósok oldható grafén előállítására dolgoztak ki olyan eljárást, amely költséghatékony és természetbarát módon Ausztrália egyik legnagyobb mennyiségben rendelkezésre álló forrására, a gumifára épít.
Az ausztrál fák segíthetnek a következő generációs szuperhatékony napelem kifejlesztésében.
Kép: seagul/Pixabay
Az ausztrál pv-magazine-ban jelent meg
Az egy atomnyi vastagságú rétegekben a szénatomok hatszögletű szerkezetbe rendeződnek, és a grafén képes arra, hogy a többi anyagnál sokkal gyorsabban vezesse a töltést, és számtalan kutatás folyik az anyaggal kapcsolatban, ezen belül is kiemelt témakör a kiváló minőségű grafénlemezek fenntartható szintézise.
Az ausztráliai RMIT egyetem és India Nemzeti Technológiai Kutatóintézete, a Warangal új megközelítést dolgozott ki, eukaliptuszfák kérgéből állítják elő a grafént, így az olcsóbb és fenntarthatóbb módszer a jelenleg használtaknál. Az RMIT vezető kutatója, Suresh Bhargava szerint az új módszer felére csökkentheti a jelenlegi 100 USD/g gyártási költséget.
„ Az eukaliptusz kérgét még soha nem használták fel grafénlemezek szintetizálására, és nagyon izgatottak lettünk, amikor kiderült, hogy a módszer nemcsak hogy működik, de valójában kiváló módszer mind a biztonság, mind a teljes költségek szempontjából” – ismertette Bhargava, és hozzátette, hogy mivel Ausztráliában az eukaliptuszfa igen gyakori, ezért olcsó és könnyen hozzáférhető forrásnak bizonyult.
Az anyagot jellegzetes tulajdonságai sokoldalúvá teszik, használható jobb napelem panelekhez, valamint rugalmas elektronikai elemek, nagyobb teljesítményű számítógépes chipek, vízszűrők és bio-szenzorok kifejlesztéséhez. „Kémiai és fizikai tulajdonságainak köszönhetően ez az anyag számos alkalmazási területen rejt hatalmas potenciált magában, és egyre nő az igény a gazdaságos és környezetbarát ipari előállításra” – fejtette ki a kutatók vezetője.
A grafén az ismert anyagok közül a legvékonyabb és legerősebb, átlátszó, a hőt és az elektromos áramot 10-szer jobban vezeti, mint a réz, ami sokféle célra teszi optimális megoldássá, a nanoelektronikai elemektől kezdve egészen a jobb üzemanyagcellákig. Bár rendkívül kedvező a kiemelkedő hatékonyságú, ultravékony napelem cellák kifejlesztéséhez, a grafén helyzetét megnehezítette, hogy rendkívül rövid az élettartama. A napfény által gerjesztett elektronok csak egy pikoszekundum idejéig mozdulnak el – ami a másodperc egy milliomod részre –, ezért a tudósok keresik annak módját is, hogy képesek legyenek jobban szabályozni a gerjesztett elektronok élettartamát.
Egy zöldebb módszer
A grafén-oxid szintetizálásának legelterjedtebb módszere a kémiai úton történő redukálás, mivel ez lehetővé teszi a grafén nagy tömegben és viszonylag alacsony költséggel történő előállítását. Azonban ez olyan redukáló hatású vegyi anyagok használatával jár, amelyek veszélyesen az emberi egészségre és a környezetre egyaránt.
A Nemzeti Technológiai Kutatóintézet, a Warangal professzora, Vishnu Shanker azt emelte ki, hogy a „zöld” kémia kerüli a mérgező reagensek használatát, így benne rejlik annak lehetősége, hogy a grafént ne csupán elektronikus eszközökben alkalmazzák, hanem biokompatibilis anyagként is.
Kísérletükben a kutatók eukaliptusz kéregkivonatból kapott eukaliptusz polifenolos oldatát alkalmaztak a leváló grafén-oxid redukciójához, így kaptak oldható grafént reflux körülmények között, vizes közegben. Ez a grafén-oxid oxigént tartalmazó funkciós csoportjának leválását eredményezte.
Amikor szuperkondenzátorban tesztelték, a „zöld”, toxikus anyagok nélkül előállított grafén minősége elérte a hagyományosan előállított grafénét.
A megállapítások a Novel and Highly Efficient Strategy for the Green Synthesis of Soluble Graphene by Aqueous Polyphenol Extracts of Eucalyptus Bark and Its Applications in High-Performance Supercapacitors címen a Fenntartható Kémia és Mérnöki tudományok ACS folyóiratban közzétett írásban olvashatók.
Forrás: pv-magazine
