Texasští vědci produkují levný grafen z odpadních zdrojů uhlíku

Grafen je materiál, který se díky své pevnosti těší v posledních letech velké oblibě. Uplatnění nachází takřka v každém oboru. Jeho produkce byla až doposud velice drahá. Američtí vědci však přicházejí s revoluční metodou, která jej vyrobí z jakéhokoli zdroje uhlíku - například odpadního.

Texasští vědci vytvořili grafen. Tato skutečnost by ještě nebyla nijak zajímavá, kdyby jako výchozí surovinu nepoužili jakýkoli zdroj uhlíku, který by měli zrovna po ruce. Nová metoda slibuje přínos především v oblasti udržitelnosti, neboť recykluje odpadní látky na hodnotný produkt. Ten díky svým extrémně pevným vlastnostem nachází v posledních letech široké uplatnění, například jako příměs betonu a dalších materiálů.

Nový způsob výroby představila laboratoř Rice University v čele s chemikem Jamesem Tourem. Ten dovede libovolný zdroj uhlíku přeměnit na grafenové vločky. Technologie s názvem Flash graphen je zároveň levná a rychlá. "Není důležité zda jde o gumovou pneumatiku nebo PET láhev. Obě "suroviny" se díky naší technice nakonec přemění v grafen" tvrdí Tour.

Podle studie, publikované na stránkách časopisu Nature, vzniká Flash graphen zahříváním uhlíkatých látek na teploty okolo 2760°C. Nejžhavějším kandidátem na zdrojové suroviny je potravinový odpad, plast nebo dřevité štěpky. Vzhledem k současné ceně grafenu, která se pohybuje okolo 67 až 200 tisíc dolarů za tunu, může nová technika hrát v jeho budoucí výrobě zásadní roli.

Tour také poukazuje na možnost zužitkování odpadních materiálů ve prospěch životního prostředí. "Naší technologií konzervujeme skleníkové plyny, jako oxid uhličitý a metan, které by za normálních okolností produkovaly skládky. Doposud však bylo takové použití grafenu příliš drahé." Využití grafenu vidí Tour i ve zcela jiných odvětvích, například automobilovém průmyslu či výrobě textilu.

Texaský tým vytvořil pomocí své metody tzv. turbostatický grafen. V jeho struktuře se na rozdíl od A-B grafenu jednotlivá patra nedokonale překrývají. Díky tomu je výrazně snazší od sebe vrstvy oddělit a dále s nimi pracovat.

Rozdílné uspořádání vrstev AB a turbostatického grafenu, zdroj: Nature

Protože Flash graphene vzniká rychlým zahříváním, jsou všechny ostatní atomy zplynovány a ztraceny. Pokud by metoda nelezla průmyslové uplatnění, bylo by podle Toura možné z reaktoru všechen plyn získat a nadále využít. "Pomocí zahřívání v podstatě urychlujeme velice pomalý geologický proces, během kterého se uhlík vyvíjí do podoby grafitu. Zastavením ve správném okamžiku získáváme grafen," vysvětluje spoluautorka práce, Ksenia Bets.

Tour, společně se svým týmem doufá, že v rámci projektu, financovaného ministerstvem energetiky, vyprodukuje do dvou let kilogram Flash graphenu.

Zdroj: ScienceDaily