Auparavant, les membranes en oxyde de graphène étaient complètement imperméables à tous les solvants, à l'exception de l'eau. Cependant, une étude publiée dans Matériaux naturels , montre maintenant que nous pouvons adapter les molécules qui traversent ces membranes en les rendant simplement ultrafines.

L'équipe de recherche dirigée par le professeur Rahul Nair du National Graphene Institute et de la School of Chemical Engineering and Analytical Science de l'Université de Manchester a conçu cette membrane pour permettre à tous les solvants de passer à travers, mais sans compromettre sa capacité à tamiser les plus petites particules.

Dans les membranes ultrafines nouvellement développées, les feuilles d'oxyde de graphène sont assemblées de telle sorte que les trous d'épingle formés lors de l'assemblage soient interconnectés par des nanocanaux de graphène, qui produit un tamis à l'échelle atomique permettant le grand débit de solvants à travers la membrane.

Cette nouvelle recherche permet d'étendre les applications des membranes à base de graphène du dessalement de l'eau de mer à la nanofiltration de solvant organique (OSN). Contrairement au dessalement de l'eau de mer, qui séparent les sels de l'eau, La technologie OSN sépare les composés organiques chargés ou non chargés d'un solvant organique.

Par exemple, Les scientifiques de Manchester ont démontré que les membranes d'oxyde de graphène peuvent être conçues pour éliminer complètement divers colorants organiques aussi petits qu'un nanomètre dissous dans du méthanol.

Le professeur Nair a dit :"Juste pour le plaisir, nous avons même filtré le whisky et le cognac à travers la membrane d'oxyde de graphène. La membrane laissait passer l'alcool mais éliminait les plus grosses molécules, qui donne la couleur ambrée. Le whisky clair a une odeur similaire au whisky d'origine mais nous ne sommes pas autorisés à le boire en laboratoire, mais c'était une drôle d'expérience du vendredi soir !"

Les membranes nouvellement développées filtrent non seulement les petites molécules, mais augmentent l'efficacité de la filtration en augmentant le débit de solvant.

Le professeur Nair a ajouté "La séparation chimique est une question d'énergie, divers procédés de séparation chimique consomment environ la moitié de la consommation d'énergie industrielle. Tout nouveau procédé de séparation efficace minimisera la consommation d'énergie, qui est actuellement très demandé. D'ici 2030, le monde devrait consommer 60 % d'énergie de plus qu'aujourd'hui."

Dr Su, qui a mené l'expérience a ajouté "Les membranes développées ne sont pas seulement utiles pour filtrer l'alcool, mais la taille précise du tamis et le flux élevé ouvrent une nouvelle opportunité de séparer les molécules de différents solvants organiques pour les industries chimiques et pharmaceutiques. Ce développement est particulièrement important car la plupart des membranes à base de polymère existantes sont instables dans les solvants organiques alors que la membrane en oxyde de graphène développée est très stable. »

Les membranes d'oxyde de graphène développées au National Graphene Institute ont attiré une large attention pour les applications de filtration et de dessalement de l'eau, une solution potentielle à la pénurie d'eau.

En utilisant des membranes ultra-minces, c'est la première expérience claire pour montrer comment d'autres solvants peuvent être filtrés, prouvant qu'il existe un potentiel pour la nanofiltration des solvants organiques.

Graphène - le premier matériau bidimensionnel au monde est connu pour ses superlatifs polyvalents, il peut être à la fois hydrophobe et hydrophile, plus fort que l'acier, souple, pliable et un million de fois plus fin qu'un cheveu humain.

Cette recherche a changé la perception de ce dont les membranes d'oxyde de graphène sont capables et comment nous pouvons les utiliser. En pouvant concevoir ces membranes pour filtrer des molécules ou des solvants spécifiques, il ouvre de nouvelles possibilités d'utilisation qui n'avaient pas encore été explorées.