Una nuova ricerca sui fiocchi di grafene ha scoperto che il materiale può agire come tensioattivo, per la prima volta dimostrando come può essere un versatile stabilizzatore 2-D ideale per molte applicazioni industriali dall'estrazione dell'olio alla lavorazione della carta.

Il grafene incontaminato è completamente idrorepellente, ma i ricercatori hanno scoperto che a una dimensione particolare (inferiore a 1 micron di dimensione laterale), è possibile un comportamento anfifilico. Questo fiocco di grafene attira l'acqua ai suoi bordi ma la respinge sulla sua superficie, rendendolo una nuova generazione di tensioattivo in grado di stabilizzare miscele di olio e acqua.

Krzysztof Koziol, professore di ingegneria dei compositi e capo dell'Enhanced Composites and Structures Center presso la Cranfield University, disse, "Questa nuova scoperta, e chiara dimostrazione sperimentale del comportamento tensioattivo del grafene, ha interessanti possibilità per molte applicazioni industriali. Abbiamo prodotto fiocchi di grafene incontaminati, senza applicazione di alcun trattamento superficiale, ad una specifica granulometria in grado di stabilizzare le emulsioni acqua/olio anche ad alta pressione ed alta temperatura. A differenza dei tensioattivi tradizionali che si degradano e sono spesso corrosivi, il grafene apre un nuovo livello di resistenza del materiale, può funzionare ad alte pressioni, combinato con alte temperature e persino condizioni di radiazione; e possiamo riciclarlo. Il grafene ha il potenziale per diventare un tensioattivo davvero ad alte prestazioni."

Le qualità di questo fiocco di grafene lo rendono un materiale ideale per essere combinato con l'acqua e utilizzato come tensioattivo nell'estrazione ecologica di minerali, petrolio greggio e altri minerali dalla roccia. C'è anche bisogno di tensioattivi di migliore qualità come plastificanti per calcestruzzo fluido, additivi nell'ignifugazione e nell'impermeabilizzazione, nonché lubrificanti nei fluidi di perforazione per migliorare l'efficacia delle operazioni di perforazione.

I tensioattivi attualmente in uso sono corrosivi e si degradano in condizioni di calore intenso e ambienti sotto pressione. Il grafene offre un più stabile, modo economico e rispettoso dell'ambiente per operare in ambienti geologici o chimici difficili.

Mike Payne, Professore di Fisica Computazionale all'Università di Cambridge, che è stato uno dei co-ricercatori di questo progetto, ha dichiarato:"C'è un enorme volume di ricerca scientifica sul grafene. In un certo senso questo è da applaudire, ma può anche portare a risultati contrastanti in letteratura, come nel presente esempio se i fiocchi di grafene sono idrofobi o anfifilici. Il nostro lavoro combina esperimenti entusiasmanti su materiale ben caratterizzato con una serie di simulazioni teoriche, compresi i calcoli di meccanica quantistica. Insieme forniscono una comprensione dettagliata delle proprietà dei fiocchi di grafene e una risposta definitiva a questa domanda".