Uniwersalnej odpowiedzi na problem korozji wciąż nie odnaleziono, ale pojawiła się nowa propozycja – grafen. Zdaniem naukowców z Uniwersytetu w Manchesterze jest on skutecznym narzędziem do ochrony przed wilgocią i chemikaliami na różnych podłożach – od powierzchni dużych obiektów metalowych po opakowania na żywność i narzędzia medyczne.
Grafen materiałem przyszłości? Fot. Hinkle Group / flickr.com / CC-BY-NC-SA 2.0
Naukowcy z Manchesteru twierdzą, że modyfikując w odpowiedni sposób tlenek grafenu można otrzymać powłoki które łączą chemiczną stabilność grafitu i mechaniczną wytrzymałość grafenu, „najsilniejszego materiału znanego człowiekowi”. Tak uzyskana farba może być wykorzystana do ochrony elementów wykorzystywanych w elektronice, medycynie, energetycje jądrowej, przemyśle stoczniowym… i wielu innych. Badania na ten temat prowadzi zespół prowadzony przez dr Rahula Naira oraz laureata Nagrody Nobla z dziedziny fizyki, Andre Geima.
Superszczelna grafenowa powłoka
W ramach prowadzonych wcześniej badań grupa badawcza doktora Naira stwierdziła, że wielowarstwowa grafenowa powłoka jest próżnioszczelna gdy pozostaje sucha, ale pod wpływem wody lub wilgoci zaczyna zachowywać się jak sito, przepuszczając drobne cząsteczki na drugą stronę. Dzieje się tak, ponieważ drobne płatki z których zbudowana jest powłoka są ułożone jeden na drugim w sposób losowy, a pomiędzy nimi tworzą się nanokapilary. Do drobnych kanalików szybko dostaje się woda, a jej cząsteczki mogą za sobą pociągnąć inne niewielkie molekuły. Było to odkrycie o wielkiej wadze dla systemów oczyszczania wody. Ale nie tylko.
Grafenowa powłoka jest nieprzepuszczalna dla większości związków, ale mogą przez nią swobodnie przenikać cząsteczki wody. Fot. University of Manchester
Wkrótce naukowcy doszli do wniosku, żeby aby zapewnić podłożu pewną ochronę przed wpływem środowiska zewnętrznego, wystarczy chemicznie uszczelnić obecne w powłoce nanokapilary. Tak powstała warstwa grafenowej farby, która nie przepuszcza ani gazów, ani cieczy, w tym nawet silnych chemikaliów.
Od metalu po piasek
Jak zapewnia dr Yang Su, jeden z autorów pracy, grafenową farbą pokryć można niemal każdy materiał – od metalu poprzez szkło i plastik aż po piasek. Jako proste przykłady zastosowania grafenowej powłoki badacze podają szklane naczynia do przechowywania wysoce korozyjnych substancji oraz plastikowe opakowania na sprzęty medyczne, w których te miałyby dłuższą trwałość, nie narażone na wpływ wilgoci. Cienka warstwa grafenowej farby jest przezroczysta, dlatego nie ma żadnego wpływu na estetykę.
Technologia zostanie rozwinięta i gruntownie przebadana w National Graphene Institute, jednostce badawczej należącej do Uniwersytetu w Manchesterze, w której badanianimi związanymi z grafenem zajmuje się na stałe ponad 200 osób. Dumni przedstawiciele uniwersytetu nazywają go „Domem Grafenu” i wierzą, że materiał ten będzie w stanie zmienić świat. I bardzo możliwe, biorąc pod uwagę ogromną liczbę wykorzystujących go nowych technologii, takich jak innowacyjne środki opóźniające palność czy powłoki chroniące przed uderzeniami piorunów.
Praca na temat grafenowej farby zatytułowana Impermeable barrier films and protetive coatings based on reduced graphene oxide opublikowana została w czasopiśmie Nature Communications.
Źródło: paintsquare.com
