Les ingénieurs de Vanderbilt ont utilisé une goutte d'alcool à friction, un lamineur de bureau et de la créativité pour développer des procédés évolutifs pour la fabrication de membranes minces à un seul atome. Leurs membranes ont surpassé les membranes de dialyse commerciales de pointe et l'approche est entièrement compatible avec la fabrication roll-to-roll.

Les détails de l'expérience imaginative ont été récemment publiés dans le journal of the Société royale de chimie :"Synthèse évolutive de membranes nanoporeuses atomiquement minces de graphène pour la dialyse et les séparations moléculaires via la stratification à chaud assistée par isopropanol facile."

Les membranes en graphène présentent un potentiel pour des avancées révolutionnaires dans la séparation d'une variété d'ions et de molécules microscopiques, y compris les sels, protéines ou nanoparticules, et sont pertinents pour les applications industrielles pour le dessalement de l'eau et la séparation des gaz. De telles membranes sont également utiles pour les produits chimiques, la recherche biologique et médicale et la purification des substances utilisées dans les produits pharmaceutiques.

"En tant qu'ingénieurs, nous cherchons toujours à rendre les technologies évolutives et c'est une étape importante vers la fabrication de membranes de graphène évolutives et pratiques pour la fabrication, " a déclaré Piran R. Kidambi, professeur assistant en génie chimique et biomoléculaire. « La fabrication de graphène monocouche de haute qualité roll-to-roll est impérative pour faire progresser les membranes atomiquement minces (NATM) nanoporeuses pour les séparations moléculaires.

"Ce qui est difficile, c'est le processus de transfert du graphène vers la couche de polymère de support pour fabriquer des membranes fonctionnelles, " a déclaré Kidambi. " Les échafaudages en polymère couramment utilisés pour le transfert de graphène laissent généralement des résidus de polymère et d'autres contaminants qui peuvent affecter les performances des membranes à un seul atome d'épaisseur, et les transferts sans échafaudages polymères souffrent d'un faible rendement entraînant des fuites indésirables. »

Kidambi et son équipe de laboratoire, premier auteur Peifu Cheng et Nicole K. Moehring, en collaboration avec des scientifiques du Oak Ridge National Lab, Juan Carlos Idrobo et Ilia N. Ivanov, montrent qu'un procédé de laminage à chaud utilisant de l'alcool à friction permet un transfert propre du graphène sur des supports en polycarbonate avec une couverture de 99,2 % tout en préservant la porosité du support.

"Nous démontrons des membranes de graphène centimétriques entièrement fonctionnelles qui présentent des perméances record - des ordres de grandeur plus élevés - et une meilleure sélectivité que dans le commerce

membranes de dialyse polymères à la pointe de la technologie disponibles, " a déclaré Peifu. " Il s'agit d'une approche évolutive pour fabriquer des membranes de graphène pour des applications pratiques et est entièrement compatible avec les processus de fabrication roll-to-roll. "