Desde que se logró el aislamiento del grafeno en 2004, hubo una explosión en la investigación y el desarrollo relacionados con el grafeno, con cientos de oportunistas de negocios que producen grafeno para capitalizar esta industria en rápida expansión.

Sin embargo, un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) ha descubierto un problema importante: la falta de estándares de producción ha dado lugar a muchos casos de grafeno de mala calidad de los proveedores. Tales prácticas pueden impedir el progreso de la investigación que depende fundamentalmente del uso de grafeno de alta calidad.

Es alarmante descubrir que los productores están etiquetando los polvos negros como grafeno y los venden por dólares, mientras que en realidad, contienen grafito principalmente barato. Existe una gran necesidad de establecer estándares estrictos para la caracterización y producción del grafeno para crear un mercado de grafeno saludable y confiable en todo el mundo ”, dijo el profesor Antonio Castro Neto, Director del Centro NUS para Materiales 2D Avanzados, quien dirigió el estudio. Los resultados del estudio se publicaron en la revista Advanced Materials el 13 de septiembre de 2018.

Diferenciando analíticamente la calidad del grafeno

El grafeno ha sido considerado como el material milagroso del futuro debido a sus propiedades notables. A pesar de ser el material más delgado en la Tierra, es 200 veces más fuerte que el acero. Con solo un átomo de espesor, también es un increíble conductor eléctrico, pero sigue siendo ligero, flexible y transparente. Por lo tanto, el grafeno está encontrando aplicaciones potenciales en todo, desde transistores hasta dispositivos biomédicos, e incluso se ha propuesto como un material para construir un elevador al espacio.

El grafeno se produce típicamente mediante la exfoliación del grafito, que se puede encontrar en las puntas de lápiz comunes, en un polvo, sumergiendo este polvo en un líquido, y luego separando las hojuelas de grafeno más pequeñas usando energía de sonido para vibrar la mezcla. El objetivo de esta síntesis es producir el grafeno más fino posible. El grafeno puro solo tendría una capa atómica de espesor, sin embargo, la Organización Internacional de Normalización (ISO) establece que las pilas de escamas de grafeno de hasta diez capas de espesor aún pueden comportarse como grafeno.

Con esto en mente, el profesor Castro Neto y su equipo se dispusieron a desarrollar un método sistemático y confiable para establecer la calidad de las muestras de grafeno de todo el mundo. Pudieron lograrlo utilizando una amplia gama de técnicas analíticas y muestras probadas de muchos proveedores.

prueba de re-grafeno de grafeno Investigadores del Centro NUS para Materiales 2D Avanzados que examinan la calidad de las muestras de grafeno
prueba de re-grafeno de grafeno Investigadores del Centro NUS para Materiales 2D Avanzados que examinan la calidad de las muestras de grafeno

Número de muestras fallidas de los principales proveedores

Al analizar muestras de más de 60 proveedores diferentes de América, Asia y Europa, el equipo de NUS descubrió que la mayoría contenía menos del 10% de lo que se puede considerar escamas de grafeno. El grueso de las muestras fue polvo de grafito que no se exfolió adecuadamente.

No está claro si los productores del grafeno falsificado son conscientes de la mala calidad. En cualquier caso, la falta de estándares para la producción de grafeno da lugar a una mala calidad del material vendido en el mercado abierto. Esto ha estado estancando el desarrollo de las aplicaciones futuras ”, explicó el profesor Castro Neto.

El polvo de grafito y el grafeno tienen propiedades muy diferentes, por lo que cualquier investigación realizada con el pretexto de que la muestra era de grafeno puro daría resultados inexactos. Además, solo una de las muestras analizadas en el estudio contenía más del 40% de grafeno de alta calidad. Además, algunas muestras incluso estaban contaminadas con otros productos químicos utilizados en el proceso de producción. Estos hallazgos significan que los investigadores podrían estar perdiendo un tiempo valioso y dinero realizando experimentos en un producto que se anuncia falsamente.

Este es el primer estudio en analizar estadísticamente la producción mundial de escamas de grafeno. Teniendo en cuenta los importantes desafíos relacionados con la salud, el clima y la sostenibilidad que el grafeno puede resolver, es crucial que la investigación no se vea obstaculizada de esta manera “. explicó el profesor Castro Neto.

Estándar más alto establecido con procedimientos de prueba confiables

Con este descubrimiento y el desarrollo de un procedimiento de prueba confiable, las muestras de grafeno ahora se pueden mantener en un estándar más alto.

Esperamos que nuestros resultados aceleren el proceso de estandarización del grafeno dentro de ISO ya que existe una gran necesidad de mercado para eso. Esto instará a los productores de grafeno de todo el mundo a mejorar sus métodos para producir un producto mejor y adecuadamente caracterizado que podría ayudar a desarrollar aplicaciones del mundo real “, dijo el profesor Castro Neto.

Además, las pruebas de grafeno utilizando una manera universal y estandarizada podrían garantizar comparaciones cuantitativas fáciles entre los datos producidos por diferentes laboratorios y usuarios de todo el mundo.

Fuente: Universidad Nacional de Singapur