그래핀과 같은 탄소 필름은 매우 가볍지만 매우 강한 소재로 응용 가능성이 뛰어나지만, 제조가 어려울 수 있으며, 일반적으로 많은 인력과 시간이 많이 소요되는 전략이 필요하고, 방법도 비용이 많이 들고 환경 친화적이지 않습니다.
이스라엘 네게브 벤구리온 대학의 연구진은 대량의 그래핀을 생산하면서 현재 추출 방법을 구현하는 데 발생하는 어려움을 극복하기 위해 광학, 전자, 생태학 및 생명공학을 포함한 광범위한 분야에 적용할 수 있는 "녹색" 그래핀 추출 방법을 개발했습니다.
연구진은 기계적 분산법을 이용하여 천연 광물인 스트리올라이트에서 그래핀을 추출했습니다. 그 결과, 히포필라이트가 산업적 규모의 그래핀 및 그래핀 유사 물질을 생산하는 데 유망함을 확인했습니다.
히포엠피볼의 탄소 함량은 다를 수 있습니다. 탄소 함량에 따라 히포엠피볼의 응용 분야는 다양합니다. 일부 유형은 촉매 활성을 위해 사용되는 반면, 다른 유형은 살균 활성을 갖습니다.
하이포휘석의 구조적 특성은 산화-환원 공정에서의 적용을 결정하며, 고로 생산 및 주철(고규소)의 페로합금 생산에도 사용될 수 있습니다.
차아필라이트는 물리적 및 기계적 특성, 겉보기 밀도, 우수한 강도, 그리고 내마모성을 갖추고 있어 다양한 유기 물질을 흡착하는 능력이 있어 필터 소재로 실제로 활용될 수 있습니다. 또한 수원을 오염시킬 수 있는 유리 라디칼 입자를 제거하는 능력도 입증되었습니다.
차휘석은 박테리아, 포자, 단순 미생물 및 남조류를 살균하고 정화하는 능력을 보여줍니다. 마그네시아는 높은 촉매 및 환원 특성으로 인해 폐수 처리용 흡착제로 자주 사용됩니다.
(a) 분산된 차수석 샘플의 X13500 배율 및 (b) X35000 배율 TEM 이미지. (c) 처리된 차수석의 라만 스펙트럼 및 (d) 차수석 스펙트럼의 탄소선의 XPS 스펙트럼
그래핀 추출
그래핀 추출을 위한 암석을 준비하기 위해, 두 사람은 주사전자현미경(SEM)을 사용하여 시료의 중금속 불순물과 기공률을 조사했습니다. 또한, 다른 실험실 방법을 적용하여 히포핌볼의 일반적인 구조적 구성과 다른 광물의 존재 여부를 확인했습니다.
샘플 분석과 준비가 완료된 후, 연구진은 디지털 초음파 세척기를 사용하여 카렐리아에서 채취한 샘플을 기계적으로 처리한 후 섬록암에서 그래핀을 추출할 수 있었습니다.
이 방법을 사용하면 많은 수의 샘플을 처리할 수 있으므로 2차 오염의 위험이 없으며, 이후의 샘플 처리 방법이 필요하지 않습니다.
그래핀의 뛰어난 특성이 광범위한 과학 연구계에 널리 알려지면서 다양한 생산 및 합성 방법이 개발되었습니다. 그러나 이러한 방법 중 다수는 다단계 공정이거나 화학물질과 강력한 산화제 및 환원제를 사용해야 합니다.
그래핀과 기타 탄소 필름은 뛰어난 응용 잠재력을 보여주고 상대적으로 R&D에서 성공을 거두었지만, 이러한 소재를 활용한 공정은 아직 개발 단계에 있습니다. 그래핀 추출의 비용 효율성을 높이는 것이 과제 중 하나이며, 이는 적절한 분산 기술을 찾는 것이 핵심임을 의미합니다.
이러한 분산 또는 합성 방법은 노동 집약적이고 환경 친화적이지 않으며, 이러한 기술의 강점으로 인해 생산된 그래핀에 결함이 생길 수도 있고, 이로 인해 예상되는 그래핀의 우수한 품질이 저하될 수 있습니다.
그래핀 합성에 초음파 세척기를 적용하면 다단계 및 화학적 방법에 따른 위험과 비용이 제거됩니다. 이 방법을 천연 광물인 차아필라이트에 적용함으로써 새로운 친환경 그래핀 생산 방식의 길이 열렸습니다.
게시 시간: 2021년 11월 4일
