Un grupo de investigación del NIMS International Center for Materials Nanoarchitectonics (MANA) logró por primera vez en el mundo fabricar productos con una estructura en la que el grafeno ultrafino está pegado a un marco de puntal 3D. Esto se logró mediante un método novedoso y único inspirado en el arte del azúcar soplado, que se puede llamar el "método de soplado químico".

Un grupo de investigación del Centro Internacional de Nanoarquitectónica de Materiales (MANA) del Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS), dirigido por el Dr. Yoshio Bando (becario NIMS), Dr. Xuebin Wang (Investigador postdoctoral del NIMS), y el Dr. Golberg Dmitri (Director de la Unidad), ha tenido éxito por primera vez en el mundo en la fabricación de productos con una estructura en la que el grafeno ultrafino (monocapa o pocas capas) se pega a una estructura de puntal 3D. Esto se ha logrado mediante un método novedoso y único inspirado en el arte del azúcar soplado, que se puede llamar el "método de soplado químico".

El grafeno es un material ultrafino. Es una forma de carbono pero tiene propiedades únicas que no se pueden encontrar en otros materiales de carbono como el grafito, nanotubos de diamante y carbono. Los científicos que descubrieron este material fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 2010. Aunque se esperaba que floreciera su aplicación, todavía es difícil hacer una estructura de grafeno 3D confiable, que es necesario para superar la débil conexión entre hojas, baja superficie y resistencia mecánica insuficiente de los productos de grafeno normales. Muchos investigadores han intentado hacer grafeno en 3D, pero no lo lograron sin deteriorar sus propiedades.

El grupo de investigación logró por primera vez en el mundo fabricar productos de grafeno 3D, aplicando un innovador, método nunca antes publicado inspirado en el arte del azúcar soplado, al que llaman "método de soplado químico" o denominan únicamente como "método de soplado de azúcar". En este método, la glucosa y la sal de amonio se mezclan y se calientan a unos 250 ° C, a través del cual se pueden obtener polímeros que derivan de la glucosa. Los gases de amoníaco liberados "soplan" los polímeros creando presión desde el interior, generando una serie de pequeñas burbujas de polímero de decenas de micrones. Al mismo tiempo, se forma un marco para estabilizar la estructura y se fabrica un producto con una estructura tridimensional con puntal. Después, este producto se calienta más a 1, 350 ° C para convertir las paredes del polímero en grafeno. El producto final de grafeno 3D tiene una estructura en la que el grafeno está pegado a un marco estructuralmente estable hecho de puntales delgados, especialmente llamado como "grafeno pavonado". Este "método de soplado químico" es un método innovador para fabricar productos de grafeno con una estructura 3D rápidamente, fácilmente y a bajo costo.

Los condensadores electroquímicos con electrodos hechos de los productos de grafeno 3D con puntal desarrollados en esta investigación pueden lograr una alta densidad de potencia específica. Se espera que los nuevos productos se utilicen ampliamente como materiales de condensadores de alto rendimiento en dispositivos para la carga y descarga rápida de dispositivos electrónicos portátiles y vehículos eléctricos y el lanzamiento electromagnético de aeronaves. El "método de soplado químico" también estará ampliamente disponible como un método novedoso para fabricar membranas ultrafinas más que grafenos.

Los resultados de la investigación se publicaron como un logro del World Premier International Center for Materials Nanoarchitectonics (WPI-MANA), en la versión en línea de una revista científica del Reino Unido, Comunicaciones de la naturaleza , el 16 de diciembre 2013.