Графен можно получать с помощью кухонного блендера и жидкости для мытья посуды

    Несмотря на то, что задача получения графена в промышленных масштабах до сих пор не решена, лабораторные способы его добычи иногда бывают исключительно простыми и доступными. Классический вариант — механическое расщепление крупинок графита с помощью обычного скотча, описанный в работе Константина Новосёлова и коллег в 2004 году. С этой работы фактически началась современная эпоха массового исследования свойств графена, а Новосёлов и его коллега Андрей Гейм за исследования графена получили Нобелевскую премию по физике в 2010 году.

    К сожалению, метод механического расщепления практически не масштабируется — после многократного расслаивания приходится искать крошечные, длиной порядка микрона, и практически прозрачные кристаллы с помощью микроскопа. Разработано несколько химико-механических методов расслаивания графена, при помощи ультразвука, растворителей и поверхностно-активных веществ. С помощью этих методов получают суспензию хлопьев графена в воде или растворителе — метод, вполне пригодный в лаборатории, но, как и механическое расщепление, пока не слишком хорошо масштабируемый.

    В апрельском номере журнала Nature materials опубликовано исследование команды учёных из Англии и Ирландии, которые разработали весьма простой, и при этом имеющий хорошие перспективы масштабирования метод получения графена. Оказывается, крошечные чешуйки графена можно получать, обрабатывая суспензию графита миксером с достаточно высокими оборотами. В своей работе учёные в основном использовали лабораторный миксер L5M компании Silverson и специально подобранные реактивы, однако они опробовали свой метод и с обычным кухонным блендером Kenwood BL370 и жидкостью для мытья посуды Fairy в качестве поверхностно-активного вещества, не дающего хлопьям графена слипаться. Результаты получились вполне сравнимыми.


    Блендер, процесс «взбивания» графена и одна из графеновых чешуек под микроскопом

    Единственное устройство, которое трудно найти на каждой кухне, и которое необходимо для того, чтобы отделить графеновые хлопья от оставшихся нерасщеплёнными крупинок графена — центрифуга. Дело в том, что при любых способах получения графена из суспензии порошка графита, выход графена, пригодного для дальнейшего использования или экспериментов, довольно мал — так, в эксперименте с бытовым блендером при концентрации графита в исходном растворе 100 мг/мл после 30 минут «взбивания» получается концентрация графена порядка 0,15 мг\мл.

    Хотя эти цифры не поражают воображение, в сравнении с другими методами производства графена, использование миксеров очень эффективно — на получение одного и того же количества графена тратится намного меньше энергии, чем при использовании ультразвука. Кроме того, это метод очень хорошо масштабируется — в лаборатории получали до 100 литров графеновой суспензии за один заход — ультразвуковые установки как правило работают с объёмами на несколько порядков меньше. Учёные посчитали, что промышленная установка, способная перемешивать 10 кубических метров раствора в час, сможет выдавать до 7,5 кг графена.

    Полученная суспензия чешуек графена может быть использована для создания тонких графеновых покрытий с высокой электро- и теплопроводностью, а так же в качестве армирующей добавки, значительно улучшающей механические свойства пластмасс. На основе чешуек графена и покрытий из них можно делать солнечные батареи, сенсоры и суперконденсаторы.

    Хотя сама статья на сайте Nature доступна лишь на платной основе, там можно бесплатно скачать очень подробные и информативные дополнительные материалы (PDF, 4,3 Мб) с подробным описанием всех экспериментов и сравнением нового метода получения графена с существующими.

    Share post

    Comments 51

      –40
      Зашёл в статью, чтобы прочитать комментарий о Петрике и не обнаружив такового, написал его сам.
        +8
        Ох уж этот графен. Скоро научатся делать рулоны с помощью простого карандаша и стиральной машинки.
          +16
          Графен в 30 строк
          +4
          А на что годятся маленькие чешуйки графена нерегулярной формы?
            +4
            На вырезание из них еще более маленьких чешуек регулярной формы?
              –3
              3) ??????
              4) PROFIT!
            • UFO just landed and posted this here
              +7
              Например, из поста же:
              в качестве армирующей добавки, значительно улучшающей механические свойства пластмасс.

              Воображение сразу нарисовало специальную присадку, добавляющую чешуйки к ABS пластику в момент печати 3д модели на принтере. После этого всякие «либераторы» станут ну совсем реальностью…
                +3
                Изврат воображения купируется соображением — изготовлять пруток абс уже с примесью графена.
                  0
                  А он не сгорит при печати?
                    0
                    А температура какая? По идее, температура горения углерода в любой форме должна быть сильно (в несколько раз) выше, чем температура плавления пластмассы.
                      0
                      Вроде маленькие кусочки должны при более низкой температуре гореть. Но я не знаю, сгорит ли он, потому и спросил
                        0
                        Он не горит, он окисляется кислородом воздуха. В толще пластика этого не будет
                  +27
                  Эта возможность даст многим перейти с виртуального майнинга биткоинов на майнинг графена.
                    +6
                    Теперь главное опять не упустить свой шанс, как с биткоином. Я за миксерами в супермаркет.

                    ps Всегда читайте предыдущие комментарии!
                      0
                      А графен из суспензии как-то отделяют, или весь графит переходит в графен?
                        +1
                        Единственное устройство, которое трудно найти на каждой кухне, и которое необходимо для того, чтобы отделить графеновые хлопья от оставшихся нерасщеплёнными крупинок графена — центрифуга. Дело в том, что при любых способах получения графена из суспензии порошка графита, выход графена, пригодного для дальнейшего использования или экспериментов, довольно мал — так, в эксперименте с бытовым блендером при концентрации графита в исходном растворе 100 мг/мл после 30 минут «взбивания» получается концентрация графена порядка 0,15 мг\мл.
                          +18
                          Единственное устройство, которое трудно найти на каждой кухне — центрифуга
                          image
                            +17
                            Её трудно найти на кухне, потому что она в ванной.
                              +3
                              Конкретно эта — на кухне.
                                +15
                                У меня тоже на кухне стоит.
                                  +3
                                  >трудно найти на каждой кухне
                                  ну так в том-то и загвоздка, что у половины они стоят в ванной!
                                    +5
                                    До кухни дойти еще можно, все равно за ужином идти. Но еще и в ванну потом заходить? Ради какого-то там графена? Нет уж!
                                    –6
                                    Зачем я читаю про у кого и где стоит?
                                +18
                                Будет у вас носок армированный графеном, один.
                                  +2
                                  Зато его можно будет в прихожей поставить, как сапог.
                                    +1
                                    Скорее можно будет наладить производство бумерангов на дому. Только вот что делать с дырявыми бумерангами.
                                      0
                                      Считать дырку как ноу-хау и в связи с этим продавать с наценкой.
                                        0
                                        Это не ноу-хау, это уже много веков использовалось в мечах для облегчения веса оружия.
                                        Другой вопрос, что маркетологи называли это «желобок для стока крови»…
                                          0
                                          Маркетологи мечей?
                            0
                            Интересно было бы увидеть статью-обзор разных способов получения графена, с плюсами и минусами
                              0
                              У меня есть парочка обзоров на английском. Оригинал статьи из поста тоже есть. Если интересуетесь — могу скинуть.
                              +3
                                +1
                                Объясните, чего все так носятся с этим графеном? Других перспективных материалов совсем нет?
                                  +1
                                  Из статьи Samsung'а

                                  Графен значительно превосходит применяемый в современной электронике кремний по ряду полупроводниковых свойств (в частности, имеет в сто раз большую подвижность электронов). Он прочнее стали, обладает высокой тепловой и электропроводностью и, наконец, очень гибкий, что предполагает его использование для производства гибких дисплеев и носимых устройств недалекого будущего.
                                  0
                                  Самсунг же недавно отчитывался о готовности промышленной технологии получения графена.
                                    0
                                    Я в курсе, я сам об этом же отчитался на две недели раньше и гораздо подробнее. Но там речь идёт об идеальных монокристаллах для нужд микроэлектроники, а здесь — о более демократичных «сортах» графена, которым тоже можно найти кучу полезных применений.
                                    +1
                                    Единственное устройство, которое трудно найти на каждой кухне, и которое необходимо для того, чтобы отделить графеновые хлопья от оставшихся нерасщеплёнными крупинок графена — центрифуга.


                                    Он вряд ли согласится
                                      0
                                        0
                                        Графен можно получать с помощью кухонного блендера и жидкости для мытья посуды


                                        Я так и не понял как же. Вот блендер, вот Fairy. А графен то где???
                                          +1
                                          Это же наночастицы. Его просто не видно.
                                            0
                                            Да нет, я спрашиваю получать то как?

                                            Где же, собственно, этот «простой способ»?
                                            Что с блендером/стиральной машинкой и Фейри надо делать чтоб они выдали графен? :)
                                              0
                                              Нужен исходный раствор, а именно суспензия графита.

                                              Вопрос в том, где найти чистый графит. В карандашах он не чистый. Вроде как в конктактных элементах различных встречается, например, в троллейбусных токосъемниках, но инфа непроверенная.
                                                0
                                                Ну достал я чистого графиту. Дальше чё?
                                                  0
                                                  Получить суспензию графита, полагаю, прямо в фейри. Далее ее в миксер. После чего остается поверить, что графен где-то там появился (если нет реальной возможности проверить его наличие).
                                                    0
                                                    То есть стружку с контактных щёток электродвигателя/контактной площадки рогов троллейбуса сыпать в фейри. А потом в миксер? Вместе с фейри?
                                                      0
                                                      Стружка, думаю, крупновата будет. В моем понимании там должна быть пыль. А вообще, вроде примерно так. Да будет пенно-графитовая вечеринка.
                                                        0
                                                        Хороший материал для наждачки нулёвки, или ножи точить об порошок тверже алмаза тож наверное хорошо было бы…
                                          0
                                          Недавно же была новость о том, что кто-то научился соединять много мелких графеновых фрагментов в один почти плоский лист на какой-то удобной подложке. Не запостит ли кто-нибудь ссылку, если есть? Нельзя ли применить ту технологию к этой суспензии фрагментов?

                                          Было бы интересно почитать обзор технологии на русском. Конкретно интересует, какая концентрация раствора получается при использовании, например, стиральной машины, как потом избавиться от остатков графита и что произойдет при высушивании взвеси. Как уже писали, возможность кустарно получить какой-никакой графен (даже если это будут мелкие фрагменты) даст совершенно потрясающие возможности вкупе с распространением 3D-принтеров.
                                            0
                                            Если кому интересно, сама статья.
                                              0
                                              Обещали простой способ, а там чет совсем не простой. Да и к тому же непонятный :)

                                            Only users with full accounts can post comments. Log in, please.