石墨烯可以充当表面活性剂

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石墨烯薄片的新研究发现,该材料可以充当表面活性剂,这首次证明了它是一种通用的二维稳定剂,非常适合从石油提取到造纸等许多工业应用。


原始的石墨烯是完全疏水的,但研究人员发现,在特定大小(横向尺寸小于1微米)下,两亲行为是可能的。这种石墨烯薄片在其边缘吸引水,但在其表面排斥水,使其成为可以稳定油和水混合物的新一代表面活性剂。

克兰菲尔德大学复合材料工程教授兼增强复合材料和结构中心负责人Krzysztof Koziol表示:“这项新发现以及对石墨烯表面活性剂行为的清晰实验证明,为许多工业应用提供了令人兴奋的可能性。我们生产了原始的石墨烯薄片无需进行任何表面处理的特定尺寸,即使在高压和高温下也可以稳定水/油乳液。与传统的降解并经常具有腐蚀性的表面活性剂不同,石墨烯使材料的耐受性达到了新的水平,可以在高压下运行,并具有高温甚至辐射条件。我们可以回收它。石墨烯有潜力成为真正的高性能表面活性剂。”

这种石墨烯薄片的品质使其成为与水结合并用作表面活性剂的理想材料,可用于环境友好地从岩石中提取矿物,原油和其他矿石。还需要质量更高的表面活性剂作为流体混凝土的增塑剂,隔爆和防水的添加剂以及钻井液中的润滑剂,以提高钻井作业的效率。

当前使用的表面活性剂具有腐蚀性,并且在强热和高压环境下会降解。石墨烯提供了一种在恶劣的地质或化学环境中运行的更稳定,更具成本效益和环境友好的方式。

剑桥大学计算物理教授麦克·佩恩(Mike Payne)是该项目的共同研究者之一。他说:“石墨烯方面的科学研究数量巨大。从某些方面来说,这值得称赞,但它也可以导致与文献中相互矛盾的结果一样(例如本例中的石墨烯薄片是疏水的还是两亲的),我们的工作将对表征良好的材料的令人兴奋的实验与一系列理论模拟(包括量子力学计算)相结合,共同提供了对石墨烯的详细理解。石墨烯薄片的性质和对该问题的明确答案。”


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