_ Cercetarea grafenului: numeroase produse, fără pericole acute

Gândește mare. În ciuda subiectului său de cercetare, acesta ar putea fi motto-ul flagship-ului Graphene, care a fost lansat în 2013: Cu un buget total de un miliard de euro, a fost cea mai mare inițiativă de cercetare a Europei de până acum, alături de Human Brain Flagship, care a fost lansat la în același timp.

Același lucru este valabil și pentru articolul de recenzie despre efectele grafenului și materialelor conexe asupra sănătății și mediului, pe care cercetătorii Empa Peter Wick și Tina Bürki tocmai l-au publicat împreună cu 30 de colegi internaționali în jurnal. ACS Nano; ele rezumă constatările privind riscurile pentru sănătate și ecologice ale materialelor grafen, lista de referință include aproape 500 de publicații originale.

O bogăție de cunoștințe — care oferă, de asemenea, claritatea. „Am investigat potențialele efecte acute ale diferitelor materiale de tip grafen și asemănătoare grafenului asupra plămânilor, în tractul gastrointestinal și în placentă – și nu s-au observat efecte grave de deteriorare a celulelor acute în niciunul dintre studii”, spune Wick, rezumat rezultatele.

Deși reacțiile de stres pot apărea cu siguranță în celulele pulmonare, țesutul se recuperează destul de repede. Cu toate acestea, unele dintre materialele 2D mai noi, cum ar fi nitrururile de bor, dicalcogenurile metalelor tranziționale, fosfenele și MXenele, nu au fost încă investigate prea mult, subliniază Wick; Aici erau necesare investigații suplimentare.

În analizele lor, Wick și Co. nu s-au limitat la materiale asemănătoare grafenului nou produse, ci au analizat și întregul ciclu de viață al diferitelor aplicații ale materialelor care conțin grafen. Cu alte cuvinte, au investigat întrebări precum: Ce se întâmplă când aceste materiale sunt abrazive sau arse? Sunt eliberate particule de grafen și acest praf fin poate dăuna celulelor, țesuturilor sau mediului?

Un exemplu: adăugarea unor procente de grafen la polimeri, cum ar fi rășinile epoxidice sau poliamidele, îmbunătățește semnificativ proprietățile materialului precum stabilitatea mecanică sau conductivitatea, dar particulele de abraziune nu provoacă niciun efect nanotoxic specific grafenului asupra celulelor și țesuturilor testate. Echipa lui Wick va putea continua această cercetare chiar și după ce proiectul emblematic s-a încheiat.

Pe lângă echipa lui Wick, cercetătorii Empa conduși de Bernd Nowack au folosit analize ale fluxului de materiale ca parte a navei emblematice Graphene pentru a calcula impactul viitor potențial asupra mediului al materialelor care conțin grafen și a modelat ce ecosisteme sunt susceptibile de a fi afectate și în ce măsură.

Echipa lui Roland Hischier, precum Nowack de la Laboratorul de tehnologie și societate al Empa, a folosit evaluări ale ciclului de viață pentru a investiga durabilitatea mediului a diferitelor metode de producție și exemple de aplicare pentru diferite materiale care conțin grafen.

Grafenul este un material extrem de promițător. Este format dintr-un singur strat de atomi de carbon dispuși într-un model de fagure și are proprietăți extraordinare: rezistență mecanică excepțională, flexibilitate, transparență și conductivitate termică și electrică remarcabilă. Dacă materialul deja bidimensional este limitat spațial și mai mult, de exemplu, într-o panglică îngustă, pot fi create efecte cuantice controlabile. Acest lucru ar putea permite o gamă largă de aplicații, de la construcția de vehicule și stocarea energiei până la calculul cuantic.

De mult timp, acest „material miracol” a existat doar în teorie. Abia în 2004, fizicienii Konstantin Novoselov și Andre Geim de la Universitatea din Manchester au reușit să producă și să caracterizeze în mod specific grafenul. Pentru a face acest lucru, cercetătorii au îndepărtat straturi de grafit cu o bucată de bandă adezivă până când au avut fulgi groși de doar un atom. Ei au primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru această lucrare în 2010.

De atunci, grafenul a făcut obiectul unor cercetări intense. Între timp, cercetătorii au descoperit mai multe materiale 2D, cum ar fi acidul grafen derivat din grafen, oxidul de grafen și cianografele, care ar putea avea aplicații în medicină. Cercetătorii doresc să folosească materiale 2D anorganice, cum ar fi nitrura de bor sau MXenele, pentru a construi baterii mai puternice, pentru a dezvolta componente electronice sau pentru a îmbunătăți alte materiale.

(Fluierul)