Ingrid Fadelli , Phys.org

Lisa Lock tərəfindən redaktə edilmişdir , Andrew Zinin tərəfindən nəzərdən keçirilmişdir

 Redaktorların qeydləriQaz nəqlini gücləndirən nanoölçülü qırışların və əyri kanalların əmələ gəlməsini göstərən büzülmüş qrafen oksid membranının skan edilmiş elektron mikroskopiya şəkli. Kredit: Funksional İntellektual Materiallar İnstitutu, Sinqapur Milli Universiteti / Daria V. Andreeva.

Bəzi qazların digərlərindən etibarlı şəkildə ayrılması geniş tətbiqlər üçün çox faydalı ola bilər. Məsələn, yanacaq elementləri və kimyəvi tətbiqlər üçün hidrogen (H ₂ ) istehsal etməyə və ya sənaye sahələri tərəfindən yayılan karbon dioksidi (CO _{2 ) tutmağa kömək edə bilər.}

Qazların ayrılması üçün bir çox mövcud üsullar qaz ayırma membranları adlanan xüsusi qazların onlardan keçməsinə imkan verən, digərlərini isə bloklayan nazik filmlərə əsaslanır. Bu membranların istehsalı üçün ən perspektivli materiallardan biri qrafen oksiddir (GO), fərqli molekullara məruz qaldıqda fərqli reaksiya verən qrafen törəməsidir.

Qazları ayırma potensialına baxmayaraq, ənənəvi GO əsaslı qaz ayırma membranları aşağı keçiricilikdən əziyyət çəkir. Bu, mahiyyətcə o deməkdir ki, onlar H ₂ və ya CO _2- ni ayıra bilsələr də , qazlar onların real mühitdə etibarlı şəkildə yerləşdirilməsi üçün çox yavaş hərəkət edir.

Sinqapur Milli Universitetinin tədqiqatçıları bu yaxınlarda həm daha yüksək H ₂ keçiriciliyi, həm də seçiciliyi (yəni, müxtəlif qazları ayırd etmək qabiliyyəti) nümayiş etdirən əzilmiş GO membranlarının yaradılmasına yeni yanaşma təqdim etdilər. Təbiət Nanotexnologiyasında dərc olunan məqalədə qeyd olunan onların təklif etdiyi metod təmiz H ₂ istehsal etmək və ətraf mühit üçün zərərli qazları tutmaq üçün bu membranların real istifadəsini asanlaşdıra bilər .

“Bu iş membran elmində uzun müddətdir davam edən problemdən yaranıb : qaz ayırma membranlarında seçicilik və keçiricilik arasında mübadilə”, – məqalənin baş müəllifi Daria V. Andreeva Tech Xplore-a bildirib. “GO tənzimlənə bilən nanokanalları sayəsində vəd göstərdi, lakin onun sıx yığılmış strukturu ötürmə qabiliyyətini məhdudlaşdırır.

“Bizim vəziyyətimizdə idarə olunan mexaniki deformasiyanın tətbiqi, gərginlikdən qaynaqlanan büzülmə, bu darboğazı aradan qaldırmaq üçün GO membranlarının daxili arxitekturasını yenidən formalaşdıra biləcəyini araşdırmaqdan ilhamlandıq.”

Andreeva və onun həmkarlarının bu yaxınlarda apardıqları tədqiqatın əsas məqsədi GO-da xüsusi qazların keçdiyi müxtəlif bölgələr olan GO membranlarının daşıma yollarını yenidən dizayn etmək idi. Nəhayət, tədqiqatçılar membranların mexaniki bütövlüyünə və onların geniş miqyasda hazırlanma dərəcəsinə mənfi təsir göstərmədən həm yüksək keçiriciliyə, həm də seçiciliyə nail olmaq istəyirdilər.

“Biz biroxlu gərginlik tətbiq etməklə GO lamellərini əzmək üçün bir üsul hazırladıq” dedi Andreeva. “Bu proses membran boyunca lokallaşdırılmış qırışlara və əyriliyə səbəb olur, nanoskopik boşluqlar və əyri yollardan ibarət iyerarxik şəbəkə yaradır. Bu dəyişdirilmiş həndəsələr hidrogen kimi kiçik qaz molekullarının daha sürətlə yayılmasına imkan verir, eyni zamanda daha böyük növlərin qarşısını effektiv şəkildə bloklayır.”

Qıvrılmış GO membranlarının mühəndisliyi üçün komandanın yeni işlənib hazırlanmış yanaşmasının ən diqqətəlayiq üstünlüyü ondan ibarətdir ki, o, yüksək molekulyar süzmə dəqiqliyinə imkan verir, eyni zamanda onlardan keçən qaz axınını artırır. Bu, əhəmiyyətli nailiyyətdir, çünki əvvəllər bu iki aspekt bir-birini istisna edən hesab olunurdu.

Gələcəkdə Andreeva və onun həmkarlarının tətbiq etdiyi üsullar daha yüksək keçiricilik və seçicilik nümayiş etdirən GO əsaslı digər membranların istehsalı üçün istifadə edilə bilər. Bu arada, tədqiqatçılar membran dizaynını daha da təkmilləşdirmək və onu real dünya tətbiqləri üçün uyğunlaşdırmaq üzərində işləyirlər.

“Biz indi dinamik olaraq yenidən konfiqurasiya edilə bilən membranlar yaratmaq üçün bu büzüşən konsepsiyanı stimullara cavab verən materiallarla necə birləşdirəcəyimizi araşdırırıq” dedi Andreeva. “Biz həmçinin bu membranları sənaye baxımından uyğun şərtlər altında sınaqdan keçirməyi və roll-to-roll proseslərindən istifadə etməklə onların istehsalını genişləndirməyi planlaşdırırıq. Paralel olaraq, oxşar struktur mühəndisliyi yanaşmalarından faydalana biləcək digər 2D materiallarını müəyyən etmək üçün süni intellektlə idarə olunan dizayn alətləri ilə işləyirik.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış , Liza Lok tərəfindən redaktə edilmiş və Endryu Zinin tərəfindən yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Bu hesabat sizin üçün əhəmiyyət kəsb edirsə, lütfən, ianə (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Siz təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Daha çox məlumat: Pengxiang Zhang et al, H ₂ və CO _2- nin sürətli və seçici daşınmasına nail olmaq üçün qrafen oksid lamellərinin gərginlik nəticəsində büzülməsi , Təbiət Nanotexnologiyası (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01971-8

Jurnal məlumatı: Təbiət Nanotexnologiyası 

© 2025 Science X Network