![Krediet: CC0 publiek domein grafeen](https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2020/graphene.jpg)
Krediet: CC0 publiek domein
Vanderbilt-ingenieurs gebruikten een druppel ontsmettingsalcohol, een kantoorlamineermachine en creativiteit om schaalbare processen te ontwikkelen voor het vervaardigen van dunne membranen van één atoom. Hun membranen presteerden beter dan de modernste commerciële dialysemembranen en de aanpak is volledig compatibel met roll-to-roll-fabricage.
Details van het fantasierijke experiment zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift van de Royal Chemistry Society: “Schaalbare synthese van nanoporeuze atomair dunne grafeenmembranen voor dialyse en moleculaire scheidingen via gemakkelijke door isopropanol ondersteunde hete laminering.”
Grafeenmembranen bieden potentieel voor doorbraak in de scheiding van een verscheidenheid aan microscopisch kleine ionen en moleculen, waaronder zouten, eiwitten of nanodeeltjes, en zijn relevant voor industriële toepassingen voor waterontzilting en gasscheidingen. Dergelijke membranen zijn ook bruikbaar voor chemisch, biologisch en medisch onderzoek en de zuivering van stoffen die in farmaceutische producten worden gebruikt.
“Als ingenieurs zijn we altijd op zoek om technologieën schaalbaar te maken en dit is een belangrijke stap om grafeenmembranen schaalbaar en praktisch te maken voor productie”, zegt Piran R. Kidambi, assistent-professor chemische en biomoleculaire engineering. “Fabricage van rol-naar-rol hoogwaardige monolaag grafeen is noodzakelijk om nanoporeuze atomair dunne membranen (NATM’s) voor moleculaire scheidingen te ontwikkelen.
“Wat een uitdaging is, is het proces waarbij het grafeen wordt overgebracht naar de ondersteunende polymeerlaag om functionele membranen te maken”, zei Kidambi. “Polymeersteigers die gewoonlijk worden gebruikt voor de overdracht van grafeen, laten doorgaans polymeerresten en andere verontreinigingen achter die de prestaties van membranen met een enkele atoomdikte kunnen beïnvloeden, en overdrachten zonder polymeersteigers hebben te lijden onder een lage opbrengst, wat resulteert in ongewenste lekkage.”
Kidambi en zijn labteam, eerste auteur Peifu Cheng en Nicole K. Moehring, in samenwerking met wetenschappers van Oak Ridge National Lab, Juan Carlos Idrobo en Ilia N. Ivanov, laten zien dat een warm lamineerproces met ontsmettingsalcohol een schone overdracht van grafeen mogelijk maakt. op polycarbonaat dragers met 99,2% dekking terwijl de poreusheid van de drager behouden blijft.
“We demonstreren volledig functionele grafeenmembranen op centimeterschaal die recordhoge permeanties vertonen – ordes van grootte hoger – en een betere selectiviteit dan commercieel
beschikbare state-of-the-art polymere dialysemembranen, “zei Peifu.” Dit is een schaalbare benadering om grafeenmembranen te fabriceren voor praktische toepassingen en is volledig compatibel met roll-to-roll fabricageprocessen. ”
Peifu Cheng et al. Schaalbare synthese van nanoporeuze atomair dunne grafeenmembranen voor dialyse en moleculaire scheidingen via gemakkelijke isopropanol-ondersteunde hete laminering, Nanoschaal (2021). DOI: 10.1039 / D0NR07384A
Nanoschaal
Geleverd door Vanderbilt University