Los objetos hechos de grafito, como las baterías de iones de litio, son "hidrófobos, "lo que significa que" no les gusta "el agua. Durante décadas, esta falta de simpatía ha presentado desafíos importantes en términos de construir dispositivos tecnológicos más duraderos hechos con grafito, hasta ahora.
Parece que las muestras pasadas de grafito probablemente estaban contaminadas por aire, haciendo que las muestras parezcan hidrofóbicas, según un estudio de la Universidad de Pittsburgh. El equipo de Pitt ha demostrado, por primera vez, que estos materiales son intrínsecamente atraídos por el agua o son "hidrófilos". Los resultados, publicado en Materiales de la naturaleza , tienen implicaciones particulares para las baterías de iones de litio y los supercondensadores, ya que ambos tipos de baterías se fabrican con estos materiales.
"Este trabajo podría cambiar la comprensión fundamental de las propiedades superficiales de estos materiales, "dijo Lei Li, coautor principal del artículo y profesor asistente en la Escuela de Ingeniería Swanson de Pitt. "Estos hallazgos tienen implicaciones para producir más baterías más duraderas. Y, Ojalá, también será importante para la fabricación de dispositivos en diversas áreas de la nanotecnología ".
Fue la ex estudiante de ingeniería Rebecca McGinley (ENG '12) quien notó los resultados inconsistentes con respecto al "comportamiento de humectación" de la superficie o su reacción al agua. empujando al equipo a investigar más a fondo los extraños fenómenos. Ellos encontraron que cuando el grafito y el grafeno se exponen al aire, una fina capa de hidrocarburo (un compuesto hecho completamente de hidrógeno y carbono) contaminó rápidamente la superficie. Usando espectroscopía infrarroja y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X, el equipo pudo "ver" esta capa de hidrocarburos, destacando su naturaleza hidrofóbica. Sin embargo, cuando el equipo usó calor para eliminar esta capa contaminante, la superficie se volvió hidrófila.
"El plástico y otros tipos de materiales emiten hidrocarburos al aire, "dijo Haitao Liu, coautor principal del artículo y profesor asistente en el Departamento de Química de Pitt en la Escuela de Artes y Ciencias Kenneth P. Dietrich. "Y esto no ha sido un factor en los experimentos de muestra anteriores. En el pasado, la comunidad de investigadores creía que al grafito no le gustaba el agua, posiblemente porque sus muestras siempre estaban contaminadas; la contaminación ocurre típicamente dentro de los 10 minutos ".
Liu y Li dicen que esta humectabilidad podría tener un impacto en la cantidad de energía que se puede almacenar dentro de estos dispositivos que usan baterías de iones de litio o supercondensadores. El equipo ahora llevará a cabo estudios de seguimiento para comprender los orígenes de sus observaciones y estudiar cómo el control de esta humectabilidad puede afectar algunas de las aplicaciones del grafito (por ejemplo, lubricación y almacenamiento de energía).
