Les films de carbone tels que le graphène sont des matériaux très légers mais très résistants avec un excellent potentiel d'application, mais peuvent être difficiles à fabriquer, nécessitent généralement beaucoup de main-d'œuvre et des stratégies chronophages, et les méthodes sont coûteuses et peu respectueuses de l'environnement.
Avec la production d'une grande quantité de graphène, afin de surmonter les difficultés rencontrées dans la mise en œuvre des méthodes d'extraction actuelles, des chercheurs de l'Université Ben Gourion du Néguev en Israël ont développé une méthode d'extraction de graphène « verte » qui peut être appliquée à un large éventail de domaines, notamment l'optique, l'électronique, l'écologie et la biotechnologie.
Des chercheurs ont utilisé la dispersion mécanique pour extraire le graphène de la striolite, un minéral naturel. Ils ont constaté que l'hypophyllite offre de bonnes perspectives pour la production industrielle de graphène et de substances apparentées.
La teneur en carbone de l'hypomphibole peut varier. Selon sa teneur en carbone, l'hypomphibole peut avoir différents potentiels d'application. Certains types peuvent être utilisés pour leurs propriétés catalytiques, tandis que d'autres ont des propriétés bactéricides.
Les caractéristiques structurelles de l'hypopyroxène déterminent son application dans le processus d'oxydoréduction, et il peut également être utilisé pour la production de hauts fourneaux et la production de ferroalliages de fonte (à haute teneur en silicium).
Grâce à ses propriétés physiques et mécaniques, sa masse volumique apparente, sa bonne résistance mécanique et à l'usure, l'hypophyllite possède également la capacité d'adsorber diverses substances organiques, ce qui en fait un matériau filtrant idéal. Elle a également démontré sa capacité à éliminer les particules de radicaux libres susceptibles de contaminer les sources d'eau.
L'hypopyroxène possède la capacité de désinfecter et de purifier l'eau des bactéries, des spores, des micro-organismes simples et des algues bleu-vert. Grâce à ses fortes propriétés catalytiques et réductrices, la magnésie est souvent utilisée comme adsorbant pour le traitement des eaux usées.
(a) Grossissement X13500 et (b) Image TEM avec grossissement X35000 de l'échantillon d'hypophyllite dispersée. (c) Spectre Raman de l'hypophyllite traitée et (d) Spectre XPS de la raie du carbone dans le spectre de l'hypophyllite
Extraction de graphène
Pour préparer les roches en vue de l'extraction du graphène, les deux chercheurs ont utilisé un microscope électronique à balayage (MEB) pour examiner les impuretés de métaux lourds et la porosité des échantillons. Ils ont également appliqué d'autres méthodes de laboratoire pour vérifier la composition structurale générale et la présence d'autres minéraux dans l'hypomphibole.
Une fois l'analyse et la préparation de l'échantillon terminées, les chercheurs ont pu extraire le graphène de la diorite après avoir traité mécaniquement l'échantillon de Carélie à l'aide d'un nettoyeur à ultrasons numérique.
Étant donné qu’un grand nombre d’échantillons peuvent être traités à l’aide de cette méthode, il n’y a aucun risque de contamination secondaire et aucune méthode de traitement d’échantillons ultérieure n’est nécessaire.
Les propriétés extraordinaires du graphène étant largement connues de la communauté scientifique, de nombreuses méthodes de production et de synthèse ont été développées. Cependant, nombre de ces méthodes comportent plusieurs étapes ou nécessitent l'utilisation de produits chimiques et d'agents oxydants et réducteurs puissants.
Bien que le graphène et d'autres films de carbone aient démontré un fort potentiel d'application et connu un succès relatif en R&D, les procédés utilisant ces matériaux sont encore en développement. L'un des défis consiste à rentabiliser l'extraction du graphène, ce qui implique de trouver la technologie de dispersion la plus adaptée.
Cette méthode de dispersion ou de synthèse est laborieuse et peu respectueuse de l’environnement, et la puissance de ces technologies peut également provoquer des défauts dans le graphène produit, réduisant ainsi l’excellente qualité attendue du graphène.
L'utilisation de nettoyeurs à ultrasons dans la synthèse du graphène élimine les risques et les coûts associés aux méthodes chimiques et en plusieurs étapes. L'application de cette méthode à l'hypophyllite, un minéral naturel, a ouvert la voie à une nouvelle méthode de production de graphène respectueuse de l'environnement.
Date de publication : 4 novembre 2021
