L'oxyde de graphène a été salué comme un véritable matériau miracle; lorsqu'il est incorporé dans une mousse de nanocellulose, la substance créée en laboratoire est la lumière, solide et souple, conduire la chaleur et l'électricité rapidement et efficacement.

Maintenant, une équipe d'ingénieurs de l'Université de Washington à St. Louis a trouvé un moyen d'utiliser des feuilles d'oxyde de graphène pour transformer l'eau sale en eau potable, et cela pourrait changer la donne à l'échelle mondiale.

"Nous espérons que pour les pays où il y a beaucoup de soleil, comme l'Inde, tu pourras prendre de l'eau sale, l'évaporer à l'aide de notre matériel, et récupérer de l'eau douce, " a déclaré Srikanth Singamaneni, professeur agrégé de génie mécanique et de science des matériaux à la School of Engineering &Applied Science.

La nouvelle approche combine de la cellulose produite par des bactéries et de l'oxyde de graphène pour former une mousse biologique bicouche. Un document détaillant la recherche est disponible en ligne dans Matériaux avancés .

"Le processus est extrêmement simple, " a déclaré Singamaneni. " La beauté est que le réseau de fibres de cellulose à l'échelle nanométrique produit par les bactéries a une excellente capacité à déplacer l'eau de la masse à la surface d'évaporation tout en minimisant la chaleur descendante, et le tout est produit d'un seul coup.

« Le design de la matière est nouveau ici, " Singamaneni a déclaré. "Vous avez une structure bicouche avec de la nanocellulose remplie d'oxyde de graphène absorbant la lumière en haut et de la nanocellulose vierge en bas. Quand tu suspends tout ça sur l'eau, l'eau est en fait capable d'atteindre la surface supérieure où l'évaporation se produit.

"La lumière rayonne dessus, et il se transforme en chaleur à cause de l'oxyde de graphène, mais la dissipation de chaleur vers l'eau en vrac en dessous est minimisée par la couche de nanocellulose vierge. Vous ne voulez pas gaspiller la chaleur; vous voulez confiner la chaleur à la couche supérieure où l'évaporation se produit réellement."

La cellulose au fond de la biomousse bicouche agit comme une éponge, puisant de l'eau jusqu'à l'oxyde de graphène où se produit une évaporation rapide. L'eau douce résultante peut facilement être récupérée par le haut de la feuille.

Le processus dans lequel la biomousse bicouche est réellement formée est également nouveau. De la même manière qu'une huître fait une perle, les bactéries forment des couches de fibres de nanocellulose dans lesquelles les flocons d'oxyde de graphène s'incrustent.

"Pendant que nous cultivons les bactéries pour la cellulose, nous avons ajouté les flocons d'oxyde de graphène dans le milieu lui-même, " dit Qisheng Jiang, auteur principal de l'article et étudiant diplômé du laboratoire Singamaneni.

« L'oxyde de graphène s'incruste au fur et à mesure que la bactérie produit la cellulose. À un certain moment du processus, nous nous arrêtons, retirer le milieu avec l'oxyde de graphène et réintroduire du milieu frais. Cela produit la couche suivante de notre mousse. L'interface est très forte; mécaniquement, c'est assez robuste."

La nouvelle mousse bio est également extrêmement légère et peu coûteuse à fabriquer, ce qui en fait un outil viable pour la purification et le dessalement de l'eau.

"La cellulose peut être produite à grande échelle, " Singamaneni a dit, "et l'oxyde de graphène est extrêmement bon marché - les gens peuvent en produire des tonnes, vraiment des tonnes, de celui-ci. Les deux matériaux entrant dans cela sont hautement évolutifs. On peut donc imaginer faire d'énormes feuilles de biomousse."

"Les propriétés de ce matériau en mousse que nous avons synthétisé ont des caractéristiques qui améliorent la récupération de l'énergie solaire. Ainsi, il est plus efficace pour nettoyer l'eau, " dit Pratim Biswas, le professeur Lucy et Stanley Lopata et président du département de l'énergie, Génie environnemental et chimique.

"Le processus de synthèse permet également d'ajouter d'autres matériaux nanostructurés à la mousse qui augmenteront le taux de destruction des bactéries et autres contaminants, et le rendre sûr à boire. Nous explorerons également d'autres applications pour ces nouvelles structures."