Про сосновую древесину, графеновую пену и свалки в Африке

Добрый день!

Друзья, я продолжаю просматривать немецкую прессу на предмет экономики и новых технологий.

Отходы электроники (Elektro-Abfälle) становятся проблемой. Каждый год образуются тонны такого мусора, который накапливается на свалках даже в Африке.  Исследователи Университета Райса (Rice University) намерены решить эту проблему с помощью графена, который они получают из древесины. Таким образом получаются естественно разлагаемые компоненты электроприборов (natürlich abbaubare Elektronikteile).

Древесина вместо пластика

Университет Райса уже и ранее работал с графеном. К примеру, его исследователями было разработано графеновое покрытие для самолетов, препятствующее обледенению, графеновые фильтры для воды, а также графеновые нано-трубки, которые могут использоваться в аккумуляторах. Кроме того, в 2014 году они разработали своего рода графеновую пену, нагревая специальный полимер с помощью лазера. Эта пена может быть использована для производства трехмерных объектов из графена (обычно используют двухмерный графен - в виде слоев, толщиной не более одного атома). Эту пену исследователи окрестили лазериндуцированным графеном (Laser-Induced Graphene - LIG).

Ранее LIG получался только из синтетического вещества под названием полиимид (Polymid). Но теперь исследователи обнаружили, что некоторые виды древесины благодаря органическому полимеру лигнину имеют сходную структуру. Оказалось, что древесина сосны (Kieferholz) имеет особенно высокое содержание лигнина и, следовательно, хорошо подходит для производства LIG.

"В некоторых сферах применения, таких как трехмерная графеновая печать, полиимид не является идеальным субстратом. Кроме того, древесины много и она является возобновляемым ресурсом", сказал руководитель проекта Рукван Е (Ruquan Ye).

Лазер делает графен из древесины сосны

Способ получения LIG из древесины очень похож на исходный метод: Исследователи нагревают кусок сосны промышленным лазером, в камере, которая заполнена с аргоном и водородом при стандартной температуре и атмосферном давлении. В отсутствии кислорода, древесина подвергается модификации и при этом не сгорает. В результате на поверхности древесины образуется графеновая пена (Graphen-Schaum).

Исследователи выяснили, что химический состав и термические характеристики LIG можно менять путем изменения интенсивности лазерного пучка. После нескольких попыток они обнаружили, что при уменьшении лазерного излучения до 70%, достигаются лучшие результаты. Полученную пену исследователи назвали Pine Laser-Induced Graphene (P-LIG).

Разлагаемые электронные компоненты уменьшат количество мусора

Затем исследователи протестировали электрическую проводимость полученного материала. При нанесении на него кобальта и фосфора или никеля и железа, получался катализатор для расщепления воды на водород и кислород. А с помощью полианилина древесную графеновую пену можно превратить в суперконденсатор для хранения энергии. Исследователи считают, что  в будущем ее можно использовать для создания биоразлагаемых электрических компонентов и таким образом решить проблему электрических отходов.

"Графен представляет собой разновидность естественного минерала - графита, поэтому он легко ассимилируется почвой, из которой он и произошел посредством древесины; вместо того, чтобы накапливаться на свалке", сказал Джеймс Тур (James Tour), который также принимал участие в этом проекте.

Исходную статью на немецком языке смотрите здесь

P.S. Если вы можете предложить свой вариант перевода, пожалуйста, сообщите мне об этом.