Uit nieuw onderzoek blijkt dat grafeen kan optreden als oppervlakteactieve stof

Uit nieuw onderzoek naar grafeenvlokken is gebleken dat het materiaal als oppervlakteactieve stof kan werken en voor het eerst aantoont hoe het een veelzijdige 2D-stabilisator kan zijn die ideaal is voor vele industriële toepassingen, van oliewinning tot papierverwerking.

Ongerepte grafeen is volledig waterafstotend, maar de onderzoekers ontdekten dat amfifiel gedrag bij een bepaalde grootte (minder dan 1 micron laterale grootte) mogelijk is. Deze grafeenvlok trekt water aan de randen aan, maar stoot het af op het oppervlak, waardoor het een nieuwe generatie oppervlakteactieve stoffen is die olie- en watermengsels kan stabiliseren.

Krzysztof Koziol, hoogleraar composiettechniek en hoofd van het Enhanced Composites and Structures Center aan de Cranfield University, zei: “Deze nieuwe bevinding en duidelijke experimentele demonstratie van het surfactantgedrag van grafeen biedt opwindende mogelijkheden voor veel industriële toepassingen. We produceerden ongerepte grafeenvlokken , zonder enige oppervlaktebehandeling toe te passen, met een specifieke grootte die water / olie-emulsies kan stabiliseren, zelfs onder hoge druk en hoge temperatuur.In tegenstelling tot traditionele oppervlakteactieve stoffen die degraderen en vaak corrosief zijn, opent grafeen een nieuw niveau van materiaalweerstand, kan het werken onder hoge druk , gecombineerd met hoge temperaturen en zelfs stralingsomstandigheden, en we kunnen het recyclen. Grafeen heeft de potentie om een ​​echt hoogwaardige oppervlakteactieve stof te worden. “

De eigenschappen van deze grafeenvlok maken het een ideaal materiaal om te combineren met water en te gebruiken als oppervlakteactieve stof bij milieuvriendelijke winning van mineralen, ruwe olie en andere ertsen uit gesteente. Er is ook behoefte aan oppervlakteactieve stoffen van betere kwaliteit als weekmakers voor vloeibaar beton, additieven in vlambestendiging en waterdichtheid en smeermiddelen in boorvloeistoffen om de effectiviteit van boorwerkzaamheden te verbeteren.

De momenteel gebruikte oppervlakteactieve stoffen zijn corrosief en breken af ​​onder intense hitte en onder druk staande omgevingen. Grafeen biedt een stabielere, kosteneffectievere en milieuvriendelijkere manier om te werken in ruwe geologische of chemische omgevingen.

Mike Payne, hoogleraar computerfysica aan de Universiteit van Cambridge, die een van de co-onderzoekers was van dit project, zei: “Er is een enorme hoeveelheid wetenschappelijk onderzoek naar grafeen. In sommige opzichten is dit toe te juichen, maar het kan ook leiden tot tegenstrijdige resultaten in de literatuur – zoals in het huidige voorbeeld van de vraag of grafeenvlokken hydrofoob of amfifiel zijn. Ons werk combineert spannende experimenten met goed gekarakteriseerd materiaal met een reeks theoretische simulaties, waaronder kwantummechanische berekeningen. Samen bieden ze een gedetailleerd begrip van de eigenschappen van de grafeenvlokken en een definitief antwoord op deze vraag. ”