Графен может обеспечить более стабильный, экономически эффективный и экологически безопасный способ добычи природных ресурсов в жестких геологических или химических условиях
В результате очередного исследования графена было обнаружено, что этот материал может функционировать как поверхностно-активное вещество, впервые продемонстрировав свое поведение в качестве универсального 2D-стабилизатора, который может стать идеальным вариантом для многих промышленных применений, от добычи нефти до производства бумаги.
Немодифицированный графен является полностью водоотталкивающим, однако было обнаружено, что при достижении определенного размера (менее 1 микрона), он может показывать амфифильное поведение (когда одновременно проявляются гидрофильные и гидрофобные свойства). Графеновая чешуйка такого размера притягивает воду по краям, но отталкивает ее от своей поверхности, что придает ей свойства поверхностно-активного вещества, способного стабилизировать смеси нефти и воды.
«Это открытие представляет собой наглядную экспериментальную демонстрацию поведения графена в качестве поверхностно-активного вещества, предоставляя захватывающие возможности для множества промышленных применений. Были произведены немодифицированные частицы графена, без применения какой-либо обработки поверхности, имеющих определенный размер, который способен стабилизировать водно-масляные эмульсии даже при высоких давлении и температуре.
В отличие от традиционных поверхностно-активных веществ, которые разлагаются и часто оказывают коррозионное воздействие на материал, графен открывает новый уровень устойчивости материала, и кроме работы при высоких давлениях в сочетании с высокими температурами, его можно применять даже в условиях радиационного облучения, а после использования - полностью переработать. Графен может стать действительно высокоэффективным поверхностно-активным веществом».
Свойства, которыми обладают эти графеновые чешуйки, делают их идеальным материалом, который можно сочетать с водой и использовать в качестве поверхностно-активного вещества при осуществлении экологически чистой добычи руд, сырой нефти и других полезных ископаемых.
Кроме этого, поверхностно-активные вещества востребованы в таких областях, как производство пластификаторов для жидкого бетона, добавок в кровельных материалах и гидроизоляции, а также смазочных материалов и растворов, используемых для повышения эффективности буровых работ.
Поверхностно-активные вещества, используемые в настоящее время, вызывают коррозию и разрушаются в условиях сильной жары и повышенного давления. Графен может обеспечить более стабильный, экономически эффективный и экологически безопасный способ добычи природных ресурсов в жестких геологических или химических условиях.
«Существует огромный объем научных исследований, касающихся графена, в которых приводятся противоречивые данные относительно того, являются ли хлопья графена гидрофобными или гидрофильными. Представленная работа дает детальное понимание свойств хлопьев графена и однозначно отвечает на этот вопрос».
Связанная статья журнала Advanced Materials: https://doi.org/10.1002/adma.202000608
Источник: EurekAlert
Комментарии ()