В недавнем исследовании инженеры Университета Буффало (UB) сообщают о новом процессе 3D-печати графеновых аэрогелей, которые, по их словам, преодолевают два ключевых препятствия – масштабируемость и создание версии материала, достаточно стабильной для повторного использования – для очистки воды. “Цель состоит в том, чтобы безопасно удалить загрязняющие вещества из воды, не создавая каких-либо проблемных химических остатков”, – говорит соавтор исследования Нирупам Айх, доктор философии, доцент кафедры экологической инженерии в Школе инженерных и прикладных наук УБ, –  “наши аэрогели могут быть применены в различных устройствах очистки воды”. Аэрогель – легкое, очень пористое твердое тело, образованное заменой жидкости в геле газом таким образом, чтобы полученное твердое тело было такого же размера, как и оригинал. Они похожи по структурной конфигурации на пенополистирола: очень пористые и легкие, но прочные и упругие. Графен является наноматериалом, образованным элементарным углеродом и состоит из одного плоского листа атомов углерода, расположенных в повторяющейся шестиугольной решетке.

Чтобы создать правильную консистенцию чернил на основе графена, исследователи смотрели на природу. Они добавили к нему два биополимера – полифопамин (синтетический материал, часто называемый КПК, похожий на клейкие выделения мидий), и бычий альбумин сыворотки (белок, полученный от коров). В ходе испытаний перенастроенный аэрогель удалил некоторые тяжелые металлы, такие как свинец и хром, которые нередко попадают в систему очистки воды. Он также удаляет органические красители, а также органические растворители, такие как гексан, гептан и толуол. Чтобы продемонстрировать потенциал повторного использования аэрогеля, исследователи провели органические растворители через него 10 раз. Каждый раз он удаляет 100 процентов растворителей. Аэрогели также могут быть увеличены в размерах, говорит Айх, потому что в отличие от нанолистов, аэрогели могут быть напечатаны в больших размерах. Это устраняет предыдущую проблему, присущую крупномасштабному производству, и делает этот процесс доступным для использования на крупных объектах, например, на очистных сооружениях, говорит он. Он добавляет, что аэрогели могут быть удалены из воды и повторно использованы в других местах, и что они не оставляют никаких остатков в воде.

«Мы можем использовать эти аэрогели не только для того, чтобы содержать частицы графена, но и частицы наномета, которые могут выступать в качестве катализаторов», – говорит Айх.

 Вместе с другими соавторами Айз зарегистрировал патент на графеновый аэрогель, описанный в исследовании, и теперь находится в поисках промышленных партнеров для коммерциализации процесса.
Источник