Nie wyrzucaj skorupy kraba!

Czy podczas konsumpcji kraba, siedząc przed piętrzącymi się resztkami jego pancerza, mamy świadomości, iż z resztek tych może powstać matryca dla super nowoczesnych kondensatorów albo trójwymiarowych układów węglowych, stosowanych do przechowywania gazów? My prawdopodobnie nie, ale chińscy naukowcy od jakiegoś czasu już o tym wiedzą – informuje „Journal of Materials Chemistry”.

Silnie porowate materiały utworzone z węgla to łakomy kąsek dla nanotechnologów, którzy widzą w tego typu materiałach przyszłość wielu technologii. Podziurawiony niezliczoną ilością nano i mikro porów węgiel wykorzystywany może być w przyszłości między innymi do magazynowania gazów (np. jako wypełnienie zbiornika paliwa samochodu napędzanego wodorem), czy też jako podstawa dla nowoczesnych układów katalitycznych, jak również elementów elektronicznych, np. super pojemnych kondensatorów.

Problem w tym, że wytworzenie silnie porowatego węgla nie jest ani proste, ani tanie, a już na pewno nie jest obojętne dla środowiska (część opracowanych technologii wymaga zastosowanie silnie trujących związków chemicznych).

Z wyżej wymienionych powodów chińscy naukowcy z Fudan University szukali taniej i bardziej ekologicznej metody otrzymywania węglowych elektrod o dużej porowatości.

Okazało się, iż do produkcji porowatego węgla można użyć skorupy krabów! Pancerze krabów są naturalnie zbudowane z porowatego materiału, który w opracowanym przez naukowców procesie jest zamieniany na matrycę, wewnątrz której wytwarzany jest silnie porowaty węglowy materiał.

Najpierw skorupy krabów poddawane procesowi kalcynacji, który polega na ich wygrzewaniu w powietrzu w temperaturze 350 stopni Celsjusza. Dzięki temu powstaje materiał odpowiadający kształtem skorupie kraba, który utworzony jest wyłącznie z węglanu wapnia. Całość napełniana jest mieszaniną związków organicznych rozpuszczonych w etanoluk, które polimeryzują wewnątrz skorupy kraba w temperaturze 100 stopni Celsjusza. W dalszej kolejności, wypełniona skorupa ogrzewana jest ponownie do 350, a następnie do 900 stopni Celsjusza. W następujących po sobie procesach pirolizy i zwęglenia, wypełniające najdrobniejsze szczeliny skorupy kraba polimery przekształcane są w materiał w 100 procentach utworzony z węgla. Ostatni etap polega na usunięciu krabowej matrycy, poprzez reakcję węglanu wapnia z kwasem solnym.

Według naukowców, efektem końcowym nowo opracowanej metody wytwarzania z krabów porowatych węglowych elektrod, jest materiał o licznych porach, których średnica ma około 70 nanometrów, gdzie jeden nanometr to miliardowa część metra. Co więcej, jeden gram tego materiału ma powierzchnię 1270 metrów kwadratowych!