Nieuw onderzoek naar grafeenvlokken heeft ontdekt dat het materiaal kan werken als oppervlakteactieve stof, voor het eerst demonstreren hoe het een veelzijdige 2D-stabilisator kan zijn, ideaal voor vele industriële toepassingen, van oliewinning tot papierverwerking.

Ongerept grafeen is volledig waterafstotend, maar de onderzoekers ontdekten dat bij een bepaalde grootte (minder dan 1 micron laterale grootte), amfifiel gedrag is mogelijk. Deze grafeenvlok trekt water aan aan de randen, maar stoot het af aan het oppervlak, waardoor het een nieuwe generatie oppervlakteactieve stoffen is die olie- en watermengsels kan stabiliseren.

Krzysztof Koziol, hoogleraar composiettechniek en hoofd van het Enhanced Composites and Structures Center aan de Cranfield University, zei, "Deze nieuwe vondst, en duidelijke experimentele demonstratie van het gedrag van oppervlakteactieve stoffen van grafeen, heeft spannende mogelijkheden voor vele industriële toepassingen. We produceerden ongerepte grafeenvlokken, zonder enige oppervlaktebehandeling, bij een specifieke grootte die water/olie-emulsies zelfs onder hoge druk en hoge temperatuur kan stabiliseren. In tegenstelling tot traditionele oppervlakteactieve stoffen die degraderen en vaak corrosief zijn, grafeen opent een nieuw niveau van materiaalweerstand, kan werken bij hoge druk, gecombineerd met hoge temperaturen en zelfs stralingsomstandigheden; en we kunnen het recyclen. Grafeen heeft het potentieel om een ​​echt hoogwaardige oppervlakteactieve stof te worden."

De kwaliteiten van deze grafeenvlok maken het een ideaal materiaal om te combineren met water en te gebruiken als oppervlakteactieve stof bij milieuvriendelijke winning van mineralen, ruwe olie en andere ertsen uit steen. Er is ook behoefte aan oppervlakteactieve stoffen van betere kwaliteit als weekmakers voor vloeibaar beton, additieven in vlamwerend maken en waterdicht maken, evenals smeermiddelen in boorvloeistoffen om de effectiviteit van booroperaties te verbeteren.

De oppervlakteactieve stoffen die momenteel in gebruik zijn, zijn corrosief en degraderen onder intense hitte en onder druk. Grafeen biedt een stabieler, kosteneffectieve en milieuvriendelijke manier om te werken in ruwe geologische of chemische omgevingen.

Mike Payne, Hoogleraar Computational Physics aan de Universiteit van Cambridge, die een van de co-onderzoekers was voor dit project, zei:"Er is een enorme hoeveelheid wetenschappelijk onderzoek naar grafeen. In sommige opzichten is dit toe te juichen, maar het kan ook leiden tot tegenstrijdige resultaten in de literatuur, zoals in het huidige voorbeeld van de vraag of grafeenvlokken hydrofoob of amfifiel zijn. Ons werk combineert spannende experimenten op goed gekarakteriseerd materiaal met een reeks theoretische simulaties, inclusief kwantummechanische berekeningen. Samen geven ze een gedetailleerd inzicht in de eigenschappen van de grafeenvlokken en een definitief antwoord op deze vraag."