Difícil, La espuma ultraligera de láminas del grosor de un átomo se puede fabricar en cualquier tamaño y forma mediante un proceso químico inventado en la Universidad de Rice.

En imágenes microscópicas, la espuma denominada "GO-0.5BN" parece un edificio a nanoescala, con pisos y paredes que se refuerzan entre sí. La estructura consta de un par de materiales bidimensionales:suelos y paredes de óxido de grafeno que se autoensamblan con la ayuda de plaquetas hexagonales de nitruro de boro.

Los investigadores dicen que la espuma podría encontrar uso en componentes estructurales, como supercondensador y electrodos de batería y para absorción de gas, entre otras aplicaciones.

La investigación de una colaboración internacional liderada por el laboratorio de Rice del científico de materiales Pulickel Ajayan se detalla hoy en la revista en línea. Comunicaciones de la naturaleza .

El óxido de grafeno (GO) es una variante del grafeno, la red hexagonal de átomos de carbono conocida por su resistencia y conductividad superiores. Puede producirse a granel exfoliando químicamente el grafito oxidado. El nitruro de boro hexagonal (h-BN) parece GO, con el mismo conjunto de átomos de "malla de gallinero". Un aislante conocido como "grafeno blanco, "h-BN tiene la capacidad de formar interfaces perfectas con el grafeno que ha llevado a la creación de materiales híbridos interesantes en Rice y en otros lugares.

Soumya Vinod, el estudiante graduado de Rice que codirigió el proyecto, dijo que ella y sus colegas esperaban que agregar h-BN al óxido de grafeno endurecería la espuma resultante, pero "el ordenado, la estructura en capas no se esperaba del todo ".

"Una vez que observamos la estructura, sabíamos que era muy diferente de las otras espumas de nanoingeniería reportadas y podría dar lugar a propiedades muy interesantes, " ella dijo.

Esas propiedades incluyen la capacidad de manejar una gran cantidad de tensión y aún recuperarse a su forma original. Esto es notable, Vinod dijo, para un material tan ligero que una respiración perdida en el laboratorio haría volar las pequeñas muestras.

Ambos componentes del nuevo material comienzan siendo baratos, polvos abundantes. Las capas de óxido de grafeno y h-BN de un átomo de espesor se exfolian químicamente de los polvos, mezclado en la proporción adecuada con algunos catalizadores químicos y liofilizado. La espuma resultante toma la forma del recipiente y es 400 veces menos densa que el grafito.

Para las pruebas, Vinod y sus colegas hicieron espumas de óxido de grafeno puro y espumas con h-BN al 25 y 50 por ciento en peso. Se descubrió que la versión 50% h-BN era la más estable mecánicamente, aunque espera optimizar la mezcla y aumentar el tamaño con más experimentación. "Descubrimos que una mayor concentración de h-BN conduce a una baja integridad estructural, pero todavía tenemos que optimizar la cantidad correcta " ella dijo.

Una mirada de cerca a la espuma reveló los pisos como láminas autoensambladas de escamas GO superpuestas. Las plaquetas de reticulación de h-BN se distribuyeron uniformemente por todo el material y mantuvieron las hojas juntas.

Las muestras del tamaño del borrador de un lápiz se comprimieron con uno o dos centavos para ver qué tan bien se recuperaban.

Las plaquetas h-BN se conectan al óxido de grafeno y absorben el estrés de la compresión y el estiramiento, evitar que los suelos GO se desmoronen y mejorar significativamente la estabilidad térmica del material, Vinod dijo. Las plaquetas también impidieron la propagación de grietas que destruyeron muestras con menos o nada de h-BN.