Language
Country/Area
No result found
Удивительный оксид графита: почему он может превращаться в прочный материал, похожий на бумагу?
Оксид графита (GO) представляет собой соединение, состоящее из углерода, кислорода и водорода в переменных пропорциях. Обычно его получают путем обработки графита сильными окислителями и кислотами. Этот материал особенно привлекателен, поскольку он сохраняет слоистую структуру графита, но при этом имеет большие неравномерные промежутки, что делает его потенциально ценным во многих применениях.
Максимальный продукт окисления оксида графита представляет собой желтое твердое вещество с соотношением углерода и кислорода от 2,1 до 2,9.
Оксид графита был впервые получен в 1859 году Бенджамином К. Броди, химиком из Оксфордского университета, в процессе, который включал смешивание графита с азотной кислотой и хлористоводородной кислотой. Впоследствии, в 1957 году, Хамерс и Оверман разработали более безопасный, быстрый и эффективный метод Хамерса, который не только улучшил процесс синтеза, но и значительно увеличил выход.
По мере того, как применение оксида графита постепенно расширяется, исследователи начинают глубже понимать его структуру и свойства. Межслойное расстояние оксида графита примерно в два раза больше, чем у графита (около 0,7 нанометра), что означает, что он имеет более высокий потенциал для использования в новых материалах. Исследования показывают, что разные методы синтеза приводят к разным типам оксидов графита, свойства которых зависят от степени окисления.
Только что полученный оксид графита обладает сильной смачиваемостью и способен поглощать воду, тем самым значительно увеличивая межслоевое расстояние.
Свойства и применение оксида графита
Оксид графита обладает превосходной смачиваемостью и может полностью покрываться поверхностью при погружении в различные полярные растворители, что делает его незаменимым преимуществом при приготовлении мембранных и композиционных материалов. Оксид графита рассматривается как многообещающее решение, особенно в сфере водоочистки.
Исследования показывают, что мембраны из оксида графита могут эффективно фильтровать молекулы воды, блокируя при этом некоторые более крупные ионы.
Например, компания Lockheed Martin анонсировала свою инновационную технологию фильтрации Perforene, заявив, что этот фильтр в 500 раз тоньше и в 1000 раз прочнее, чем лучшие фильтры, выпускаемые в настоящее время, что значительно снижает риск обратного осмоса морской воды.
Помимо очистки воды, оксид графита также демонстрирует потенциал в создании оптически нелинейных материалов. Его способность регулировать оптические свойства делает его очень ценным в области лазерных применений и оптической связи. Исследователи отметили, что, варьируя содержание кислорода, можно точно настроить электронные и оптические свойства оксида графита.
Как сделать прочные материалы, похожие на бумагу
Оксид графита можно оценить с помощью простого процесса диспергирования, который можно использовать в качестве прочного материала, подобного бумаге. Высокодисперсный оксид графита адсорбируется в среде на водной основе, а затем обезвоживается, в результате чего получается бумага из оксида графита с удивительной прочностью. Этот материал может не только заменить традиционную бумагу, но также может использоваться в различных отраслях промышленности, демонстрируя хорошие возобновляемые свойства.
Многие исследования показали, что бумага из оксида графита превосходит многие традиционные материалы по прочности и гибкости.
Короче говоря, потенциал оксида графита проистекает из его уникальных физических и химических свойств, которые показывают его исключительные перспективы применения, будь то в очистке воды или в исследованиях материалов. Итак, поскольку оксид графита так широко используется, как он изменит наше будущее использование материалов и потребности?
