Напечатанные на 3D-принтере графеновые аэрогели для очистки воды

 

В недавнем исследовании инженеры Университета Баффало сообщают о новом процессе 3D-печати графеновых аэрогелей, который, по их словам, преодолевает два ключевых препятствия – масштабируемость и создание версии материала, достаточно стабильной для многократного использования для обработки воды.
Аэрогель из графена
«Цель заключается в безопасном удалении загрязнений из воды без выделения каких-либо проблемных химических остатков», – говорит соавтор исследования Нирупам Айч (Nirupam Aich), доктор философии, доцент кафедры экологической инженерии Инженерно-Прикладных наук Университета Британии. «Аэрогели, которые мы создали, сохраняют свою структуру при введении в системы водоподготовки, и могут применяться в различных областях водоподготовки».
Подписывайтесь на наш youtube канал!
 
ЭФИРНЫЕ СЕТЫ
Подборка  эфиров c ЛУЧШИМИ психологами, врачами, остеопатами
на платформе COURSE.ECONET.RU
 
ПОЛУЧИТЬ ДОСТУП
Аэрогель – легкое, высокопористое твердое вещество, образующееся при замене жидкости в геле на газ таким образом, что получающееся твердое вещество имеет те же размеры, что и оригинал. По своей структуре они схожи с пенополистиролом: очень пористым и легким, но в то же время прочным и эластичным.
Напечатанные на 3D-принтере графеновые аэрогели для очистки воды
Графен представляет собой наноматериал, образованный элементарным углеродом и состоящим из одного плоского слоя атомов углерода, расположенных в повторяющейся шестиугольной решетке. 
Чтобы создать правильную консистенцию чернил на основе графена, исследователи обратились к природе. Они добавили в нее два биоиндуцированных полимера – полидопамин (синтетический материал, часто называемый PDA, который похож на адгезивные выделения мидий) и бычий сывороточный альбумин (белок, получаемый от коров).
В ходе испытаний реконфигурированный аэрогель удалял некоторые тяжелые металлы, такие как свинец и хром, которые загрязняют системы питьевой воды по всей стране. Он также удалил органические красители, такие как катионный метиленовый синий и анионный Эванс синий, а также органические растворители, такие как гексан, гептан и толуол.
Чтобы продемонстрировать потенциал повторного использования аэрогеля, исследователи прогоняли через него органические растворители 10 раз. Каждый раз он удалял 100% растворителей. Исследователи также сообщили, что способность аэрогеля улавливать метиленовый синий уменьшается на 2-20% после третьего цикла.
Аэрогели также могут быть увеличены в размерах, говорит Айч, потому что в отличие от нанолистов, аэрогели могут печататься в больших размерах. Это устраняет существовавшую ранее проблему, связанную с крупномасштабным производством, и делает этот процесс доступным для использования на крупных объектах, например, на очистных сооружениях, говорит он. Он добавляет, что аэрогели можно удалять из воды и повторно использовать в других местах, и что они не оставляют в воде никаких остатков.
«Мы можем использовать эти аэрогели не только для того, чтобы содержать графеновые частицы, но и нанометрические частицы, которые могут действовать в качестве катализаторов», – говорит Айч. «Будущая цель заключается в том, чтобы наночастицы были встроены в стенки и поверхность этих аэрогелей, и они могли бы разрушать или уничтожать не только биологические, но и химические загрязнители».
Айч, Чи и Масуд имеют заявленный патент на графеновый аэрогель, описанный в исследовании, и они ищут промышленных партнеров для коммерциализации этого процесса.

аэрогельизграфена

 

В недавнем исследовании инженеры Университета Баффало сообщают о новом процессе 3D-печати графеновых аэрогелей, который, по их словам, преодолевает два ключевых препятствия – масштабируемость и создание версии материала, достаточно стабильной для многократного использования для обработки воды.

 

«Цель заключается в безопасном удалении загрязнений из воды без выделения каких-либо проблемных химических остатков», – говорит соавтор исследования Нирупам Айч (Nirupam Aich), доктор философии, доцент кафедры экологической инженерии Инженерно-Прикладных наук Университета Британии. «Аэрогели, которые мы создали, сохраняют свою структуру при введении в системы водоподготовки, и могут применяться в различных областях водоподготовки».

 

Аэрогель – легкое, высокопористое твердое вещество, образующееся при замене жидкости в геле на газ таким образом, что получающееся твердое вещество имеет те же размеры, что и оригинал. По своей структуре они схожи с пенополистиролом: очень пористым и легким, но в то же время прочным и эластичным.

 

Графен представляет собой наноматериал, образованный элементарным углеродом и состоящим из одного плоского слоя атомов углерода, расположенных в повторяющейся шестиугольной решетке. 

 

Чтобы создать правильную консистенцию чернил на основе графена, исследователи обратились к природе. Они добавили в нее два биоиндуцированных полимера – полидопамин (синтетический материал, часто называемый PDA, который похож на адгезивные выделения мидий) и бычий сывороточный альбумин (белок, получаемый от коров).

 

В ходе испытаний реконфигурированный аэрогель удалял некоторые тяжелые металлы, такие как свинец и хром, которые загрязняют системы питьевой воды по всей стране. Он также удалил органические красители, такие как катионный метиленовый синий и анионный Эванс синий, а также органические растворители, такие как гексан, гептан и толуол.

 

Чтобы продемонстрировать потенциал повторного использования аэрогеля, исследователи прогоняли через него органические растворители 10 раз. Каждый раз он удалял 100% растворителей. Исследователи также сообщили, что способность аэрогеля улавливать метиленовый синий уменьшается на 2-20% после третьего цикла.

 

Аэрогели также могут быть увеличены в размерах, говорит Айч, потому что в отличие от нанолистов, аэрогели могут печататься в больших размерах. Это устраняет существовавшую ранее проблему, связанную с крупномасштабным производством, и делает этот процесс доступным для использования на крупных объектах, например, на очистных сооружениях, говорит он. Он добавляет, что аэрогели можно удалять из воды и повторно использовать в других местах, и что они не оставляют в воде никаких остатков.

 

«Мы можем использовать эти аэрогели не только для того, чтобы содержать графеновые частицы, но и нанометрические частицы, которые могут действовать в качестве катализаторов», – говорит Айч. «Будущая цель заключается в том, чтобы наночастицы были встроены в стенки и поверхность этих аэрогелей, и они могли бы разрушать или уничтожать не только биологические, но и химические загрязнители».

 

Айч, Чи и Масуд имеют заявленный патент на графеновый аэрогель, описанный в исследовании, и они ищут промышленных партнеров для коммерциализации этого процесса.

 

 

https://econet.ru/articles/napechatannye-na-3d-printere-grafenovye-aerogeli-dlya-ochistki-vody

 


22.04.2021