Supermateriaal is superdoorlaatbaar

Een membraan van grafeen is ondoorlaatbaar voor alle gassen en vloeistoffen, behalve voor waterdamp. Ideaal om bijvoorbeeld alcohol te destilleren.

Het wondermateriaal grafeen blijft maar ongeziene eigenschappen aan zijn prijzenkast toevoegen. Geen enkel materiaal is sterker of dunner. Niets geleidt warmte of elektriciteit beter. Grafeen is het stijfste materiaal, maar tegelijk ook het meest plooibare. Mogelijke toepassingen gaan van plooibare mobieltjes over beeldschermen zo dun als behangselpapier tot de volgende generatie vliegtuigen. Het mag dan ook niet verbazen dat de geestelijke vaders van het materiaal, de Russische Nederlander André Geim en zijn assistent Konstantin Novoselov, in 2010 voor hun ontdekking de Nobelprijs voor Natuurkunde ontvingen.

En nog komt er geen einde aan het uitgebreide palmares van beide natuurkundigen en ‘hun’ grafeen. Geim en Novoselov beschrijven in het vakblad Science een variant van grafeen met de naam grafeenoxide. Het gaat om hetzelfde materiaal maar dan hier en daar bedekt met andere moleculen zoals hydroxyl-groepen (OH-). Grafeenoxidelagen kunnen gestapeld worden tot een membraan, honderden keren dunner dan een menselijk haar.

Een metalen pot die verzegeld is met het membraan laat geen enkel gas en geen enkele vloeistof door, behalve water. Dat verdampt alsof er geen deksel is. Volgens de onderzoekers schikken de grafeenoxidelagen zich zodanig dat er net genoeg plaats is voor één ‘rijvak’ watermoleculen. Wanneer alle watermoleculen de pot zijn ontvlucht, droogt het membraan uit en slibben de vluchtroutes voor alle andere gassen of vloeistoffen dicht.

Over mogelijke toepassingen willen de natuurkundigen niet uitwijden, maar het membraan zou bijvoorbeeld dubbele beglazing beter kunnen verzegelen. Om beter te isoleren wordt nu alle lucht tussen twee ruiten vervangen door helium. Het helium is echter moeilijk te stoppen, en dus loopt dubbelglas beetje bij beetje ‘leeg’. Het nieuwe grafeenmembraan zorgt wel voor een perfecte verzegeling, en laat eventueel achtergebleven water zelfs uit het glas verdampen.

Het membraam kan ook gebruikt worden om alcohol te destilleren. Geim en Novoselov verzegelden er al een fles wodka mee. Omdat zo uitsluitend watermoleculen verdampen, werd de wodka in de fles steeds sterker en sterker. Russen blijven Russen ... (kv)