Los científicos alemanes del proyecto de investigación conjunto "FUNgraphen" están depositando sus esperanzas de nuevas tecnologías en una forma particular de carbono:han desarrollado nuevas macromoléculas de carbono y materiales compuestos de carbono molecular con propiedades especiales. Las moléculas se derivan del grafeno, una sustancia que consta de capas individuales de átomos de carbono dispuestos en un patrón en forma de panal. El proceso previamente necesario para hacer uso de esta sustancia era complejo y costoso y, por lo tanto, de poco valor para la mayoría de las aplicaciones de plásticos.

Un grupo de investigación en el Centro de Investigación de Materiales de Friburgo (FMF) de la Universidad de Friburgo dirigido por el químico Prof.Dr. Rolf Mülhaupt, director gerente de la FMF, ahora ha logrado combinar grafeno con polímeros, haciéndolos aptos para aplicaciones de plásticos, y prepararlos para la optimización del material en una escala de kilogramos. El proyecto "FUNgraphen, "financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación, se está coordinando en la FMF con el apoyo de un consejo asesor industrial. Los otros socios del proyecto además de la FMF son la Universidad de Bayreuth, el Instituto Federal de Investigación y Ensayo de Materiales (BAM) en Berlín, y el Instituto Fraunhofer de Mecánica de Materiales en Friburgo.

En los procesos FMF capas individuales de átomos de carbono, derivado del grafito natural y también de fuentes de carbono renovables, están unidos física y químicamente a los polímeros. El resultado son moléculas gigantes de carbono, las llamadas macromoléculas, que tienen menos de una millonésima de milímetro de espesor pero pueden alcanzar anchos de más de una centésima de milímetro. Las macromoléculas de carbono y los materiales híbridos de polímero de carbono resultantes son ligeros, durable, Amigable con el medio ambiente, y eléctricamente conductor. Es más, son resistentes al calor, productos químicos, y radiación y son impermeables a gases y líquidos. "Tienen el potencial de mejorar enormemente la eficiencia energética y de recursos de los plásticos, "dice Mülhaupt.

Además, los investigadores dispersaron varias de estas grandes moléculas de carbono en agua, soluciones no tóxicas, y plásticos para producir dispersiones estables concentradas sin necesidad de aglutinantes ni auxiliares de dispersión. Estas mezclas se pueden utilizar para revestir superficies e imprimir películas de carbono conductoras, así como micropatrones conductores de electricidad. De este modo, el carbono puede reemplazar costosos metales de transición como el paladio o el indio. "Las aplicaciones van desde la electrónica impresa hasta los catalizadores impresos con un diseño de poro para la producción de productos químicos finos con recuperación de catalizador simple, ", dice Mülhaupt. Las capas de carbono conductoras impresas son mucho más robustas mecánicamente que las capas de óxido de estaño indio impresas. Los científicos de la FMF también lograron reforzar mecánicamente plásticos y caucho con macromoléculas de carbono y, al mismo tiempo, convertirlos en conductores de electricidad. resistente a la radiación, y más estanco al gas. Estas sustancias son candidatas interesantes para su aplicación en tanques y conductos de combustible antiestáticos e impermeables, carcasas blindadas contra interferencias electromagnéticas, y neumáticos de automóvil herméticos para reducir el consumo de combustible en el transporte.

Los ejemplos de la investigación de los socios del proyecto también muestran que las macromoléculas de carbono son mucho más versátiles que las nanopartículas de carbono que se utilizan normalmente en la actualidad. abriendo así un nuevo potencial para el desarrollo de materiales y tecnologías sostenibles. El Prof. Dr. Volker Altstädt del equipo "FUNgraphen" de la Universidad de Bayreuth pudo reducir sustancialmente el tamaño de las células en las espumas mediante la adición de macromoléculas de carbono. Esto permitirá a los investigadores mejorar las propiedades de aislamiento térmico de las espumas y desarrollar nuevas, material aislante de alta eficiencia. El grupo "FUNgraphen" dirigido por el Dr. Bernhard Schartel en el BAM ha logrado aumentar el efecto de protección contra incendios de los retardantes de llama libres de halógenos mediante la adición de pequeñas mezclas de las nuevas macromoléculas de carbono. Un plástico equipado con este nuevo material no se incendia incluso después de que se le haya aplicado una llama varias veces, a diferencia de los plásticos sin protección, que se deforman a altas temperaturas y comienzan a arder inmediatamente cuando entran en contacto con el fuego.