Investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han desarrollado un proceso único de un solo paso para lograr texturas tridimensionales (3D) de grafeno y grafito. Usando un sustrato de polímero con memoria de forma activado térmicamente disponible comercialmente, esta textura en 3D, o "arrugado, "permite una mayor superficie y abre las puertas a capacidades ampliadas para la electrónica y los biomateriales.

"Fundamentalmente, Las cepas intrínsecas en el grafeno arrugado podrían permitir la modulación de las propiedades eléctricas y ópticas del grafeno. "explicó SungWoo Nam, profesor asistente de ciencias mecánicas e ingeniería en Illinois. "Creemos que las superficies de grafeno arrugadas se pueden utilizar como electrodos de mayor superficie para aplicaciones de baterías y supercondensadores. Como capa de recubrimiento, Las nano-topografías 3D texturizadas / arrugadas podrían permitir superficies omnifóbicas / antibacterianas para aplicaciones de recubrimiento avanzadas ".

El grafeno, una capa atómica única de átomos de carbono con enlaces sp2, ha sido un material de intensa investigación e interés durante los últimos años. Una combinación de propiedades mecánicas excepcionales, alta movilidad del portador, conductividad térmica, e inercia química, hacer del grafeno un material candidato principal para la optoelectrónica de próxima generación, electromecánico y aplicaciones biomédicas.

"En este estudio, Desarrollamos un método novedoso para el arrugado controlado de grafeno y grafito a través de la deformación contráctil inducida por calor del sustrato subyacente. "explicó Michael Cai Wang, estudiante de posgrado y primer autor del artículo, "Heterogéneo, Texturizado tridimensional de grafeno, "que apareció en la revista Nano letras . "Si bien el grafeno exhibe intrínsecamente pequeñas ondas en condiciones ambientales, Creamos texturas arrugadas grandes y sintonizables de una manera adaptada y escalable ".

"Como más simple, más escalable, y método espacialmente selectivo, esta textura de grafeno y grafito explota la transformación inducida térmicamente de termoplásticos con memoria de forma, que se ha aplicado previamente a la fabricación de dispositivos de microfluidos, modelado de películas metálicas, montaje de nanocables, y aplicaciones de autoensamblaje robótico, "agregó Nam, cuyo grupo ha presentado una patente para su novedosa estrategia. "La naturaleza termoplástica del sustrato polimérico también permite que la morfología del grafeno arrugado se vuelva a aplanar arbitrariamente a la misma temperatura elevada para el proceso de arrugado".

"Debido al costo extremadamente bajo y la facilidad de procesamiento de nuestro enfoque, creemos que esta será una nueva forma de fabricar topografías a nanoescala para grafeno y muchos otros materiales 2D y de película delgada ".

Los investigadores también están investigando las superficies texturizadas de grafeno para aplicaciones de sensores 3D.

"El área de superficie mejorada permitirá interacciones aún más sensibles e íntimas con los sistemas biológicos, conduciendo a dispositivos de alta sensibilidad, "Dijo Nam.