新研究发现石墨烯可作为表面活性剂

导读对石墨烯薄片的新研究发现,该材料可以作为表面活性剂,首次展示了它如何成为一种多功能的二维稳定剂,非常适合从石油提取到造纸加工等许多

对石墨烯薄片的新研究发现,该材料可以作为表面活性剂,首次展示了它如何成为一种多功能的二维稳定剂,非常适合从石油提取到造纸加工等许多工业应用。

原始石墨烯是完全防水的,但研究人员发现,在特定尺寸(低于 1 微米横向尺寸)下,两亲行为是可能的。这种石墨烯薄片在其边缘吸水,但在其表面排斥水,使其成为可以稳定油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 说:“这项新发现以及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。我们生产了原始石墨烯薄片,无需任何表面处理,具有特定尺寸,即使在高压和高温下也能稳定水/油乳液。与会降解且通常具有腐蚀性的传统表面活性剂不同,石墨烯开启了新的材料耐受性水平,可以在高压、高温甚至辐射条件下工作;我们可以回收它。石墨烯有潜力成为真正高性能的表面活性剂。”

这种石墨烯薄片的特性使其成为与水结合的理想材料,并用作表面活性剂,以环保的方式从岩石中提取矿物、原油和其他矿石。还需要质量更好的表面活性剂作为流体混凝土的增塑剂、防火和防水添加剂以及钻井液中的润滑剂,以提高钻井作业的效率。

目前使用的表面活性剂在高温高压环境下具有腐蚀性和降解性。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、更具成本效益和更环保的方式。

剑桥大学计算物理学教授迈克佩恩是该项目的共同研究员之一,他说:“关于石墨烯的科学研究数量巨大。在某些方面这是值得称赞的,但它也可以引领到文献中相互矛盾的结果 - 如石墨烯薄片是疏水性还是两性性的本示例中。我们的工作将表征良好的材料的激动人心的实验与一系列理论模拟相结合,包括量子力学计算。它们一起提供了对石墨烯薄片的详细理解石墨烯薄片的特性以及对这个问题的明确回答。”

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