تولید گرافن از زغال‌سنگ به روش سبز 

به گزارش گروه علم و آموزش ایرنا از تارنمای نانوورک، این فرآیند جدید میزان مصرف مواد شیمیایی خطرناک لازم برای سنتز را کاهش می دهد، بر محیط زیست‌ کمتر آسیب می زند و همچنین هزینه‌های تولید کم می شود.

این موفقیت می‌تواند صنعت زغال سنگ را تقویت کند. این تحقیق با کاهش هزینه تولید گرافن، شرایط را برای استفاده گسترده‌تر از این نانوساختار در سطح جهان فراهم می‌کند.

این تیم تحقیقاتی از موسسه پلی تکنیک از ویرجینیا (ویرجینیا تک) در آمریکا در حال ادغام گرافن در مواد و فن آوری های موجود برای بهبود محصولات است. این تلاش راه‌های نوآورانه بی شماری را برای ترکیب گرافن در محصولات روزمره ایجاد کرد.

محققان در این پروژه روش پایدارتری برای تهیه گرافن، نه از گرافیت، بلکه از زغال سنگ ارائه کردند و تعداد مواد شیمیایی خشن مورد نیاز را به طور چشمگیری کاهش دادند، به طوری که فقط به اسید نیتریک نیاز است. این رویکرد با داشتن مواد شیمیایی خطرناک کمتر و پسماند کمتر، اثرات زیست محیطی و همچنین خطر برای محققان را کاهش می‌دهد.

جایگزینی گرافیت به‌عنوان منبع تولید گرافیت اهمیت زیادی دارد. بیشتر گرافیت‌ها از چین تهیه می شوند و زنجیره تأمین آن را تا حدودی نامطمئن می کند. علاوه بر این، گرافیت یک ماده مهم در باتری ها است و افزایش شدید تقاضای جهانی برای باتری‌ها باعث محدودیت قابل توجه در دسترسی به این منبع شده است.

اگرچه زغال سنگ حاوی درصد کمتری از کربن است، ۶۰ تا ۸۰ درصد در مقابل ترکیب نزدیک به ۱۰۰ درصد در گرافیت اما روش تولید کمتر خطرناک این تیم، نوید آینده بهتری برای محیط زیست دارد. این تغییر همچنین می‌تواند درهایی را برای اقتصاد زغال سنگ باز کند. علاوه بر مزایای زیست محیطی، هزینه تولید نیز کمتر شده است.

ماهاجان از محققان این تیم گفت: کاهش هزینه تولید گرافن برای به کار بردن کامل خصوصیات استثنایی آن و تسریع در پذیرش گسترده آن در کاربردهای متنوع، به‌طور قابل توجهی برای توسعه بازارها و صنایع جدید بسیار مهم است.

در این فرآیند، کار با خرد کردن تکه‌های خام زغال‌سنگ برای ایجاد یک پودر درشت آغاز می‌شود. این پودر در یک سیلندر بزرگ قرار می‌گیرد که حاوی گرانول‌های سفید با اندازه‌های مختلف است، سپس نورد انجام شده و ذرات بسیار ریزی ایجاد می‌شود. سپس پودر با آسیاب گلوله‌ای پردازش می‌شود. در ادامه، زغال سنگ در حمام اسید نیتریک قرار می‌گیرد تا گرافن تولید شود. در انتها گرافن از محیط جدا می‌شود.