Зараз у продажу є безліч різних фільтрів, однак у всіх у них є один спільний недолік: якийсь один фільтр очищає воду від одного забруднювача, але пропускає інші. Але чи можна створити універсальний фільтр, що очищає воду повністю? На думку вчених, можна. Вони навіть знайшли речовину, яка дозволить це зробити. Це оксид графену.

Основною проблемою більшості фільтрів для води є те, що вони не універсальні, тобто, очищаючи живлющу вологу від одних забруднювачів, в той же час пропускають інші. Так, наприклад, якщо фільтр налаштований на "виловлювання" органічних молекул, то він не звертає уваги на важкі метали і навпаки. Довгий час вчені намагалися створити універсальний фільтр для очищення води, але все впиралося в відсутність необхідного матеріалу, який пропускав би через себе тільки воду, а все інше - затримував.

Читайте також: Невагомий грибок переможе важкі метали

У пошуках подібного матеріалу дослідники з Манчестерського університету (Великобританія) вирішили звернутися до чудесного речовини під назвою графен. Точніше кажучи, не до нього самого в чистому вигляді, бо відомо, що графен гидрофобен і взагалі не пропускає через себе воду, - а до його оксиду. Цю ідею підказав керівнику групи доктору Рахулу Наїр один з першовідкривачів даної речовини, Нобелівський лауреат, професор Андрій Гейм. Він звернув увагу вчених на те, що якщо з оксиду графену зробити тонкі капіляри, верх і низ яких складається з листів матеріалу, то вони будуть не відштовхувати, а втягувати в себе воду. Правда, не у вигляді потоку, а в вигляді тоненького шару, товщина якого не перевищує таку однієї молекули води - тобто рідина пройде між двома шарами оксиду графену у вигляді плівки молекулярної товщини.

І ось фахівці з групи доктора Наїра, консультовані Андрієм Гейм, взялися за створення подібного фільтра: для цього вони взяли кілька шарів оксиду графену і поклали їх послідовно один на одного, створюючи тим самим структуру, подібну до перламутром. Подібна конструкція повинна була мати високу механічну міцність - що і підтвердилося наступними випробуваннями. Перевіривши ж отримані мембрани в аеродинамічній установці на пропускну здатність, вчені з'ясували, що навіть всі гази (крім водяної пари) не можуть пройти через цей фільтр - цікаво, що він зупиняв навіть всепроникающий гелій, чого не в змозі зробити жоден штучний бар'єр.

Далі були випробування даної конструкції у воді, в результаті чого було з'ясовано, що при зануренні у воду ламіновані графенові структури злегка набухають, але тим не менш не втрачають здатності вибірково пропускати воду, затримуючи все інше. Правда, протікання води через них йшло трошки по-іншому - рідина поширювалася у вигляді шару не в одну, а в дві молекули. Це означає, що іони розміром менше 9 Å (ангстрем - це одна десята нанометра або ж величина стандартного діаметра орбіти електрона в атомі водню) здатні здолати цю перешкоду, зате все іони більшого розміру (і вже тим більше молекули інших речовин) будуть зупинені даними фільтром.

Читайте також: Пляшка-самобранка врятує від спраги

"Це найшвидша і Високовибірково фільтрація води з усіх, на які можна було сподіватися для настільки тонких капілярів. Зараз ми зайняті поліпшенням контролю над параметрами графеновой решітки і зменшенням зазорів в ній нижче 9 ангстрем, щоб мати можливість відсікати навіть маленькі іони, такі як солі морської води ", - захоплено коментує результати експериментів провідний автор дослідження доктор Рахул Наїр. Він також говорить про те, що швидкість проходження води через дану конструкцію була приблизно такою ж, як така протікання кави через паперовий фільтр кавоварок, тобто досить високою.

Зазнавши новий фільтр на звичайній воді з міських калюж передмістя Манчестера, вчені з'ясували, що він затримує всі ліпші в пробах води види бактерій і вірусів, а також забруднювачі з числа органічних молекул - наприклад, масла і похідні нафти. Тобто виходить, що людина, забезпечений склянкою з подібним фільтром, може спокійно пити воду не тільки з калюж, але навіть з міських колекторів і резервуарів з промисловими стоками, абсолютно не побоюючись при цьому за своє здоров'я. Така властивість робить дану конструкцію вельми цінною для країн, що розвиваються, де досить гостро стоїть проблема забруднення питної води промисловими та побутовими відходами, а надійних способів її запобігання просто не існує. Крім того, часто використовується там як панацею дезинфікування води кип'ятінням не завжди вбиває небезпечні мікроорганізми.

Більш того, автори роботи вважають, що за певних модифікаціях фільтр на основі графенових конструкцій може робити прісну воду прямо з морської, причому вона буде куди більш придатною для пиття, ніж та, що виходить в сучасних опріснювачах. При цьому, за їхніми розрахунками, перетворення літра морської води в аналогічний обсяг прісної відбудеться всього за дві-три хвилини! Так що, як бачите, подібний винахід в перспективі зможе допомогти людям вирішити насувається на планету дефіцит прісної води. "Поки ми цього не досягли, але це не наукова фантастика", - говорить одна з авторів дослідження, доктор Ірина Григор'єва.

Правда, поки що залишається невирішеною одна дуже важлива проблема - ніхто з інженерів так і не зміг поки придумати дешевий спосіб виробництва графена в промислових масштабах. Тому при сьогоднішньому стані справ очисні конструкції, створені на основі оксиду графену, будуть дорожче золота і алмазів. Однак не виключено, що прогрес в цьому напрямку гальмувався подивом стосовно того, як можна використовувати даний високотехнологічний матеріал в побуті (адже саме масове використання народжує масовий попит, і, отже, стимулює пошук розробок щодо здешевлення виробництва).

Читайте також: Чорний кремній врятує від лікарняної інфекції

Тепер же, коли стало зрозуміло, яку службу може послужити графен всьому людству, пошуки технологій його дешевого виробництва відновляться з новою силою.