Grafeenoxide is geprezen als een echt wondermateriaal; wanneer opgenomen in nanocelluloseschuim, de door het laboratorium gecreëerde substantie is licht, sterk en flexibel, warmte en elektriciteit snel en efficiënt geleiden.

Nutsvoorzieningen, een team van ingenieurs aan de Washington University in St. Louis heeft een manier gevonden om grafeenoxidevellen te gebruiken om vuil water om te zetten in drinkwater, en het zou een wereldwijde game-changer kunnen zijn.

"We hopen dat voor landen met voldoende zonlicht, zoals Indië, je zult in staat zijn om wat vuil water te nemen, verdamp het met behulp van ons materiaal, en verzamel vers water, " zei Srikanth Singamaneni, universitair hoofddocent werktuigbouwkunde en materiaalkunde aan de School of Engineering &Applied Science.

De nieuwe aanpak combineert door bacteriën geproduceerde cellulose en grafeenoxide om een ​​dubbellaags bioschuim te vormen. Een paper waarin het onderzoek wordt beschreven, is online beschikbaar in: Geavanceerde materialen .

"Het proces is uiterst eenvoudig, " Zei Singamaneni. "Het mooie is dat het door bacteriën geproduceerde cellulosevezelnetwerk op nanoschaal een uitstekend vermogen heeft om het water van de bulk naar het verdampingsoppervlak te verplaatsen, terwijl de warmte die naar beneden komt tot een minimum wordt beperkt. en het hele ding wordt in één keer geproduceerd.

"Het ontwerp van het materiaal is hier nieuw, " Zei Singamaneni. "Je hebt een tweelagige structuur met lichtabsorberende met grafeenoxide gevulde nanocellulose aan de bovenkant en ongerepte nanocellulose aan de onderkant. Als je dit hele ding op het water hangt, het water is daadwerkelijk in staat om het bovenoppervlak te bereiken waar verdamping plaatsvindt.

"Licht straalt er bovenop, en het wordt omgezet in warmte vanwege het grafeenoxide, maar de warmteafvoer naar het bulkwater eronder wordt geminimaliseerd door de ongerepte nanocelluloselaag. Je wilt de warmte niet verspillen; je wilt de warmte beperken tot de bovenste laag waar de verdamping daadwerkelijk plaatsvindt."

De cellulose aan de onderkant van het dubbellaagse biofoam werkt als een spons, water aanzuigen naar het grafeenoxide waar snelle verdamping optreedt. Het resulterende zoete water kan eenvoudig worden opgevangen vanaf de bovenkant van het vel.

Het proces waarbij het tweelagige bioschuim daadwerkelijk wordt gevormd, is ook nieuw. Op dezelfde manier maakt een oester een parel, de bacteriën vormen lagen van nanocellulosevezels waarin de grafeenoxidevlokken worden ingebed.

"Terwijl we de bacteriën voor de cellulose kweken, we hebben de grafeenoxidevlokken in het medium zelf toegevoegd, " zei Qisheng Jiang, hoofdauteur van het artikel en een afgestudeerde student in het Singamaneni-lab.

"Het grafeenoxide wordt ingebed terwijl de bacteriën de cellulose produceren. Op een bepaald punt in het proces, wij stoppen, verwijder het medium met het grafeenoxide en breng vers medium opnieuw in. Dat levert de volgende laag van ons schuim op. De interface is erg sterk; mechanisch, het is vrij robuust."

Het nieuwe biofoam is ook extreem licht en goedkoop te maken, waardoor het een levensvatbaar hulpmiddel is voor waterzuivering en ontzilting.

"Cellulose kan op grote schaal worden geproduceerd, "Singamaneni zei:"en grafeenoxide is extreem goedkoop - mensen kunnen tonnen produceren, echt tonnen, ervan. Beide materialen die hierin worden verwerkt, zijn zeer schaalbaar. Je kunt je dus voorstellen dat je enorme vellen van het biofoam maakt."

"De eigenschappen van dit schuimmateriaal dat we hebben gesynthetiseerd, hebben eigenschappen die het oogsten van zonne-energie verbeteren. het is effectiever in het opruimen van water, " zei Pratim Biswas, de Lucy en Stanley Lopata Professor en voorzitter van de afdeling Energie, Milieu- en chemische technologie.

"Het syntheseproces maakt het ook mogelijk om andere nanogestructureerde materialen aan het schuim toe te voegen, wat de vernietigingssnelheid van de bacteriën en andere verontreinigingen zal verhogen, en maak het veilig om te drinken. We zullen ook andere toepassingen voor deze nieuwe structuren onderzoeken."