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Hay una nueva y más barata forma de producir grafeno

Los investigadores han desarrollado una estrategia económica e industrialmente viable para producir grafeno.

La nueva técnica aborda el desafío de larga data de un proceso eficiente para la producción a gran escala de grafeno, y allana el camino para la síntesis sostenible del material.

El grafeno es un material bidimensional con una estructura de panal de un solo átomo de espesor. Apodado el material del futuro, el grafeno exhibe propiedades electrónicas únicas que pueden emplearse para una amplia gama de aplicaciones como pantallas táctiles, tintas conductoras y baterías de carga rápida.

Sin embargo, la dificultad de producir grafeno de alta calidad a gran escala y a un precio asequible sigue obstaculizando su adopción generalizada por las industrias.

El método convencional de producir grafeno utiliza energía sonora o fuerzas de cizallamiento para exfoliar las capas de grafito, y luego dispersar las capas en grandes cantidades de solvente orgánico. Como el disolvente insuficiente hace que las capas de grafeno se vuelvan a unir en grafito, producir un kilogramo de grafeno requiere actualmente al menos una tonelada de disolvente orgánico, lo que hace que el método sea costoso y poco respetuoso con el medio ambiente.

El nuevo método, por otro lado, utiliza hasta 50 veces menos disolvente. Los investigadores lograron exfoliar grafito pretratado bajo una condición altamente alcalina para desencadenar la floculación, un proceso en el cual las capas de grafeno se agrupan continuamente para formar lechada de grafeno sin tener que aumentar el volumen de solvente. El método también introduce fuerzas repulsivas electrostáticas entre las capas de grafeno y evita que se vuelvan a unir.

Los científicos pueden separar fácilmente la pulpa de grafeno resultante en monocapas cuando sea necesario o almacenarla durante meses. También pueden utilizar la lechada para imprimir en 3D aerogeles de grafeno conductivo, un material ultraligero parecido a una esponja que puede eliminar el derrame de petróleo en el mar.

“Hemos demostrado con éxito una estrategia de exfoliación única para preparar grafeno de alta calidad y sus compuestos”, dice el líder del estudio Loh Kian Ping, profesor del departamento de química de la Facultad de Ciencias de NUS Consulting y director de investigación de materiales 2D en el Centro de Materiales 2D Avanzados de la universidad.

“Nuestra técnica, que produce un alto rendimiento de grafeno cristalino en forma de lechada concentrada con un volumen significativamente menor de disolvente, es una solución atractiva para que las industrias lleven a cabo síntesis a gran escala de este prometedor material de una manera rentable y sostenible”.