Muzejní exponáty jsou ohrožovány velkou škálou vlivů, teplotou, vlhkostí, biologickými faktory a samozřejmě také dopadajícím zářením. Dopadající UV záření může iniciovat fotochemické reakce v organických materiálech, což vede k postupné degradaci exponátů. Pokud se exponáty ochrání skly potaženými vrstvou grafenoxidu může dojít k výraznému snížení expozice UV záření, aniž by došlo k výraznému snížení průhlednosti ve viditelné oblasti.[1]
Grafenoxid je oxidovanou formou grafenu, 2D alotropu uhlíku. Na rozdíl od grafenu není složen jen z uhlíku, ale obsahuje i kyslík a vodík. Oxidací dochází ke změně hybridizace některých uhlíků z sp2 na sp3 a tím ke snížení vodivosti. Grafenoxidová vrstva obsahuje skupiny -OH, -COOH, C=O a taky epoxidové můstky a případně další skupiny.
Grafenoxid byl připraven z práškového grafitu. Ten byl nejprve suspendován v koncentrované kyselině dusičné a následně sonikován (byl umístěn do ultrazvukové lázně pro vyvolání exfoliace vrstev). Postupně byla ke směsi přidávána koncentrovaná kyselina sírová. Nakonec byl k ochlazené směsi přidán manganistan draselný a reakční směs byla sonikována a míchána. Jde o nejběžnější metodu přípravy grafenoxidu, označuje se jako Hummerova metoda.
Vrstva na skle byla vytvořena metodou spin coating, tzn. nanášením kapalného prekurzoru na rotující substrát.[2] Rotace substrátu (otáčky zpravidla více než 1000 rpm) způsobuje rozlévání kapaliny po celém povrchu substrátu, čímž se docílí vzniku rovnoměrné, tenké vrstvy. V našem případě byl jako prekurzor použit 2 % roztok GO ve vodě, rychlost rotace byla 600 až 3000 rpm.
Tloušťka vznikající vrstvy byla řízena rychlostí rotace, povrchovým napětím a viskozitou roztoku, průměrná tloušťka byla měřena pomocí AFM (Atomic Force Microscopy – Mikroskopie atomárních sil), naměřená hodnota byla 491,16 nm.
Připravená skla byla testována jako ochrana papyrů v egyptských muzeích. Bylo zjištěno, že je sklo o zhruba 10 % tvrdší a jeho propustnost pro UV záření se snížila o přibližně 27 %. Díky silné hydrofilitě grafenoxidu došlo také ke zvýšení povrchové vodivosti skel a tím k lepší eliminaci statického náboje.
Článek je příkladem zajímavé aplikace grafenoxidu, použitá Hummerova metoda poskytuje poměrně levný produkt a umožňuje tak zlepšit ochranu cenných historických exponátů.