Пригодные для целого ряда приложений хлопья графена можно производить в индустриальных масштабах, быстро и с использованием сравнительно простого оборудования — включая… кухонную утварь. Правда, мы бы вам не рекомендовали: после этого использовать её для приготовления пищи будет проблематично.
Графен производят сотнями тонн ежегодно: вы даже можете заказать его по Интернету. Однако качество у него ещё то. Многие из хлопьев полны дефектов или усеяны химикатам, резко, например, снижающими подвижность электронов в материале. «Большинство компаний продают материал, который я бы не назвал графеном», — заявляет Джонатан Коулман (Jonathan Coleman) из Тринити-колледжа в Дублине (Ирландия). Собственно говоря, история привычная: качественное — дорого, дешёвое — убого.
Но каким должен быть метод изготовления качественного графена в очень больших количествах? Нет, те метровые листы, что сейчас можно задорого сделать химическим парофазным осаждением в лабораториях, Джонатана не интересовали: для больших пластин массовое качество «за копейки» пока недостижимо. Между тем во множестве приложений нужны мелкие хлопья графена — приличного, разумеется, качества. Именно так обстоит дело с сенсорами силы натяжения (резина с хлопьями графена, проводимость которой при растяжении-сжатии резко меняется), с дистилляцией воды с хлопьями с помощью солнечных лучей и даже с пресловутыми «графеновыми презервативами».
В общем, Коулман и Ко взяли кухонный блендер на 400 Вт, добавили в него 0,5 л воды, от 10 до 25 мл моющего средства, 20–50 г обычного графитового порошка и начали смешивать — в течение 10–30 минут. Итог порадовал: множество микрометровых графеновых хлопьев в виде взвеси.
Чтобы всё работало, нужно выбрать правильное соотношение поверхностно активного вещества из моющего средства и графита. Но этот показатель учёный в своём препринте не раскрывает, что не позволит вам повторить опыт с близкими результатами. Впрочем, детализированную рецептуру он всё-таки обещает выложить, так что, возможно, для наших с вами кухонных блендеров ещё не всё потеряно. Разумеется, вначале технология отрабатывалась его группой на центрифугах и промышленных смесителях (см. фото), а несчастный кухонный блендер добавили в список устройств после финальных испытаний. Наверное, ради шутки…
…А может, и нет: кухонный блендер — это, вероятно, доказательство того, насколько простым может быть оборудование для производства качественного графена. А он, как нас уверяют, таков: маленькие холопья в 4–5 слоёв графена почти не имеют дефектов, то есть характеризуются высокой подвижностью электронов. Джонатан Коулман относит это к действию сдвигающей силы, которая при работе блендера возникает в жидкости и отрывает листы атомов углерода от графитовых крупинок — вроде того, как карты отделяются от колоды.
Метод, несомненно, близок к лучшим промышленным технологиям изготовления приличных графеновых хлопьев, но при этом в сотни раз более производителен. В итоге для хлопьев могут найтись применения, которые ранее были просто невозможны: учёный считает, что дело дойдёт даже до добавления таких включений в стенки пластиковых бутылок, где они будут блокировать кислород, ныне проникающий внутрь такой тары и портящий напитки.
Индустриальный блендер, на котором отрабатывалась технология, намного больше и мощнее обычного кухонного, использованного позднее. (Иллюстрация CRANN.)
Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature Materials.
