(PhysOrg.com) - Los investigadores del Imperial College de Londres han desarrollado un versátil Método práctico y eficiente para activar sitios en la superficie de nanotubos de carbono (CNT) y posteriormente unirles una amplia gama de moléculas. Este nuevo método permitirá la fabricación a gran escala de CNT modificados.
El nuevo método informó este mes en la revista Ciencia química , supera un obstáculo importante en el desarrollo de aplicaciones a escala industrial para CNT. Proporciona a los fabricantes un método que, en principio, se puede utilizar para modificar la química de la superficie de la estructura de nanotubos subyacente, a gran escala. La modificación de la superficie puede proporcionar nuevas propiedades o permitir pasos de procesamiento posteriores:por ejemplo, las moléculas injertadas en los NTC pueden introducir actividad catalítica o proporcionar compatibilidad con disolventes particulares.
Nuestro enfoque es potencialmente un paso muy significativo hacia la fabricación de nanotubos de carbono con características químicas específicas, la llamada funcionalización, a escala industrial, "dijo el profesor Milo Shaffer, autor principal del estudio del Departamento de Química del Imperial College de Londres. "Nuestro método es extremadamente práctico porque, en principio, puede explotar la infraestructura existente y, sin embargo, sigue siendo extremadamente versátil; la amplia gama de moléculas que pueden unirse a los CNT hace que la tecnología se adapte a casi cualquier aplicación ".
"Nuestra técnica es intrínsecamente escalable y, por primera vez, debería ser factible funcionalizar los NTC en la misma escala en que se producen. Este cambio es significativo ya que la capacidad actual de la industria para fabricar CNT es de cientos, si no miles, de veces mayor que su capacidad para agregar química de superficie compleja. Esta técnica debería aumentar la disponibilidad de CNT funcionalizados, permitir nuevas aplicaciones que requieran fabricación a granel, y, por tanto, potenciar el crecimiento del mercado, "añadió el profesor Shaffer.
El método que han desarrollado el profesor Shaffer y sus colegas debería permitir que los CNT se adapten fácilmente a aplicaciones potenciales como redes de sensores, filtros, electrodos para dispositivos electroquímicos, catalizadores avanzados y para mejorar la compatibilidad CNT en, por ejemplo, materiales compuestos, solventes, y electrolitos.
El paso clave del nuevo método consiste en activar los CNT a altas temperaturas en una atmósfera inerte o al vacío. El tratamiento a alta temperatura impulsa la desorción de óxidos superficiales en la superficie CNT, produciendo radicales reactivos que posteriormente pueden unirse a una amplia gama de moléculas funcionales para modificar las propiedades físico-químicas del CNT. Los radicales también pueden iniciar la polimerización de monómeros, de modo que los oligómeros de moléculas funcionales se unen a los CNT. El tratamiento no causa ningún daño significativo a la estructura de CNT, porque los sitios de la superficie que activa ya están presentes en nanotubos fabricados con métodos industriales estándar. El número de sitios reactivos y por tanto grado de funcionalización, puede aumentarse mediante pasos de oxidación adicionales.
El equipo del profesor Shaffer ha demostrado que las moléculas funcionales están unidas a, y distribuidos uniformemente sobre, la superficie de los CNT. Si bien las moléculas están unidas a densidades relativamente bajas, el grado de funcionalización es suficiente para ofrecer beneficios en aplicaciones industriales. El equipo ya ha demostrado la unión de partículas metálicas catalíticas, solubilidades mejoradas, y mejor humectación con matrices poliméricas.
El profesor Shaffer dijo:"El tratamiento térmico para activar los CNT es compatible con algunas tecnologías de producción existentes y se puede adoptar fácilmente para trabajar con otras. Cuando las moléculas funcionales que se agregarán son volátiles, el método se puede realizar en fase gaseosa sin necesidad de disolventes, En cualquier etapa. La ausencia de solvente simplifica la purificación de los CNT funcionalizados y, ya que muchos disolventes utilizados en los métodos de activación en húmedo son corrosivos y tóxicos, esta opción tiene beneficios ambientales y de control de peligros. También tiene la ventaja de ser menos dañino, menos derrochador, y menos tiempo que los métodos existentes ".
