Tlenek grafenu nazywany jest cudownym materiałem. Dodany do pianki z nanocelulozy tworzy lekką, elastyczną i mocną substancję skutecznie i szybko przewodzącą ciepło i elektryczność.

Wizualizacja biopianki nanocząstek opracowanej przez inżynierów z Washington University in St. Louis. Biopianka szybko i skutecznie oczyszcza wodę za pomocą nanocelulozy i tlenku grafenu. (Zdjęcie: Washington University in St. Louis)

Zespół badaczy z Washington University in St. Louis odkrył ostatnio metodę zmieniającą zanieczyszczoną wodę w wodę pitną polegającą na zastosowaniu warstw tlenku grafenu.  Może to być prawdziwy przełom na skalę światową.

– Mamy nadzieję, że w słonecznych krajach, takich jak Indie, będzie możliwe odparowanie zanieczyszczonej wody przy użyciu naszego materiału i uzyskanie świeżej wody – mówi Srikanth Singamaneni, profesor nadzwyczajny inżynierii mechanicznej i nauki o materiałach School of Engineering & Applied Science.

Nowa metoda łączy tlenek grafenu i celulozę produkowaną przez bakterie w celu tworzenia dwuwarstwowej biopianki. Pracę opisującą to badanie można znaleźć online w Advanced Materials.

– Proces jest bardzo prosty. Sieć włókien celulozowych w nanoskali produkowana przez bakterie charakteryzuje się doskonałą zdolnością do przenoszenia dużych ilości wody na powierzchnię parowania, minimalizując napływające ciepło. Wszystko to dzieje się za jednym razem. Materiał jest nowatorski. Składa się z dwóch warstw zawierających u góry nanocelulozę wypełnioną tlenkiem grafenu pochłaniającym światło oraz czystą nanocelulozę u dołu.

Zawieszając go na wodzie, woda może dosięgnąć górnej powierzchni, na której następuje parowanie. Światło promieniuje i dzięki tlenkowi grafenu zamienia się w ciepło. Jednak ciepło rozpraszane do większych ilości wody pod spodem jest ograniczone przez warstwę czystej nanocelulozy. Nie chcemy tracić ciepła. Chcemy zatrzymać ciepło na górnej warstwie, na której odbywa się parowanie.

SrikanthSingamaneni, professor nadzwyczajny, Washington University

Dolna część dwuwarstwowej biopianki zawiera celulozę, która zachowuje się jak gąbka i wchłania wodę do tlenku grafenu, gdzie następuje szybkie parowanie. Można teraz zebrać świeżą wodę gromadzącą się na górnej warstwie.

Metoda zastosowana do utworzenia dwuwarstwowej biopianki również jest nowatorska.

Płatki tlenku grafenu osadzają się na warstwach włókien nanocelulozowych tworzonych przez bakterie. Bakterie tworzą te warstwy w ten sam sposób, w jaki ostrygi tworzą perły.

– Hodując bakterie do celulozy, do środka dodajemy płatki tlenku grafenu. Gdy bakterie produkują celulozę, tlenek grafenu osadza się. Proces przerywamy w konkretnym momencie, zdejmujemy nasz środek z tlenkiem grafenu i dajemy świeży. W ten sposób tworzy się kolejna warstwa pianki.  Powierzchnia rozdzielająca jest bardzo mocna.

Qisheng Jiang, absolwent, Washington University

Nowa biopianka jest bardzo lekka i niedroga w produkcji. Dlatego jest doskonałym narzędziem do odsalania i oczyszczania wody.

– Celulozę można produkować na skalę masową – mówi Singamaneni, – a tlenek grafenu jest niezwykle tani. Można produkować tony celulozy. Oba materiały są bardzo skalowalne. Dlatego produkowanie ogromnych ilości biopianki jest możliwe.

– Syntezowany przez nas materiał piankowy ma właściwości zbierania energii słonecznej. Dlatego jest on skuteczniejszy w przypadku oczyszczania wody – mówi Pratim Biswas, profesor Lucy and Stanley Lopata oraz kierownik Działu Inżynierii Energii, Środowiska i Chemicznej.

Źródło: http://www.azonano.com/news.aspx?newsID=34896