Supermembraan van grafeen nog niet binnen handbereik
|
 |
Een membraan dat water doorlaat, maar gassen en andere vloeistoffen tegenhoudt. Het nieuws van de universiteit van Manchester veroorzaakte enkele weken geleden een golf van opwinding binnen de waterwereld. Het zou mogelijk zijn om met membranen van grafeen (een enkellaagsvlak van koolstofatomen) water te scheiden van andere stoffen. Hoewel het onderzoek “zeker interessant” is, verwacht onderzoeker Henri Jansen van de Universiteit Twente niet dat het leidt tot een snelle doorbraak van grafeen membranen. “Grafeen is een geweldig materiaal met mooie toepassingen. Wellicht ooit ook als membraan, maar dan is er nog een lange weg te gaan.”
(foto : Wikepedia)
Het onderzoek onder leiding van dr. Rahul Nair in Manchester toonde aan dat water verdampt uit een testvat dat is afgedekt door een membraan van laagjes grafeen. Dit is bijzonder omdat andere vloeistoffen en gassen, zoals bijvoorbeeld helium, hetzelfde membraan niet kunnen passeren. Met deze bijzondere eigenschappen is een toekomst van het supersterke materiaal in de wereld van filtratie, afscheiding of waterverwijdering mogelijk.
Nog ver weg
Henri Jansen van de Universiteit Twente kent het onderzoek en de publicatie erover. “Het artikel stelt de zaken iets te rooskleurig voor, maar het is zeker groot nieuws.” Jansen is gespitst op de ontwikkelingen met betrekking tot grafeen, maar zijn doelgebied ligt meer rond het reinigen van water door middel van keramische membranen. “Dit type vindingen zijn goede ontwikkelingen voor de toekomst van membranen, maar de toepassing van grafeen in membranen is nog heel ver verwijderd van een ‘echt’ product.”
Schubbenlaag
Een korte uiteenzetting over grafeen volgt om zijn zienswijze te onderbouwen. “Ten eerste is grafeen ondoordringbaar voor water. Het gebruikte materiaal bestond uit ultradunne laagjes grafeenoxide die als schubben over elkaar lagen. Het water dringt door de poriën tussen de laagjes, in plaats van door het grafeen zelf.” De hele kleine poriën zorgen voor de scheiding, maar ook voor mogelijke hobbels voor brede toepassing.
Kostprijs omlaag, productie omhoog
“Het succes van membraantechnologie zit in de doorlaatbaarheid, de selectiviteit en de sterkte van het membraan. Daarnaast zijn ook de kans op verstopping en de kostprijs belangrijk. De doorlaatbaarheid en selectiviteit is volgens dit onderzoek perfect, de overige worden echter (nog) niet belicht.” Als al die vraagstukken duidelijk en beantwoord zijn, is er nog het probleem van de kosten en productie. “De productie van grafeen is nog niet op grote schaal mogelijk. Als het materiaal wil doorbreken, moet productie van grote oppervlakken grafeen mogelijk worden en zal de kostprijs moeten afnemen.”
Grootse verwachtingen voor een in essentie simpel materiaal
Grafeen, een enkellaagsvlak van koolstofatomen, is voor te stellen als een vlak bijenraat of kippengaas met de dikte van één atoom. Dunner dan dit kan niet. Maar grafeen heeft bijzondere eigenschappen. De enorm sterke koolstofbinding maakt de laag erg stabiel. Sinds de ontdekking ervan in 2004 staat het voortdurend in de schijnwerpers. Zonnecellen, buigzame lcd- en touchscreens, maar vooral een nieuwe standaard in elektronica op de kleinste schaal zijn de grote beloftes. Mede door de unieke eigenschappen wordt grafeen verder als de ideale vervanger gezien van silicium in de wereld van computerchips.
(WaterForum Online, 21 februari 2012) |
