El grafeno es un material maravilloso cargado de grandes expectativas. Descubierto en 2004, es 1 millón de veces más delgado que un cabello humano, 300 veces más resistente que el acero y es el conductor de calor y electricidad más conocido. Estas cualidades podrían, entre otras cosas, hacer que las computadoras sean más rápidas, baterías más potentes y paneles solares más eficientes.

Pero el material es difícil de manipular más allá de su forma bidimensional.

Recientemente, los científicos vertieron una suspensión de óxido de grafeno, una forma gelatinosa del material, en moldes de congelación para crear objetos tridimensionales. El proceso funciona pero solo con estructuras simples que tienen aplicaciones comerciales limitadas.

Otra opción es utilizar una impresora 3D. En este escenario, Los científicos suelen mezclar grafeno con un polímero u otro agente espesante. Esto ayuda a evitar que la estructura se desmorone. Pero cuando el polímero se elimina mediante un proceso térmico, Daña la delicada estructura.

Un equipo de investigación, compuesto por ingenieros de la Universidad de Buffalo, La Universidad Estatal de Kansas y el Instituto de Tecnología de Harbin en China, pueden haber resuelto ese problema.

Un estudio publicado el 10 de febrero en la revista Pequeña describe cómo el equipo usó una impresora 3D modificada y agua congelada para crear cubos en forma de celosía y una armadura tridimensional con voladizos usando óxido de grafeno. Las estructuras podrían ser un paso importante para hacer que el grafeno sea comercialmente viable en la electrónica. dispositivos de diagnóstico médico y otras industrias.

"El grafeno es muy difícil de manipular, pero las estructuras que construimos muestran que es posible controlar su forma en formas tridimensionales, "dijo Chi Zhou, profesor adjunto de ingeniería industrial y de sistemas en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la UB, y un autor correspondiente del estudio.

Zhou es miembro de la Fabricación Sostenible y Tecnologías Robóticas Avanzadas (SMART), una Comunidad de Excelencia UB puesta en marcha en 2015; también es miembro del Centro de Excelencia en Informática de Materiales del Estado de Nueva York de la UB.

En sus experimentos, el equipo de investigación mezcló el óxido de grafeno con agua. Luego imprimieron el marco de celosía en una superficie de -25 ° C. El grafeno se intercala entre las capas de hielo congelado, que actúan como soporte estructural.

Una vez completado el proceso, la celosía se sumerge en nitrógeno líquido, lo que ayuda a formar enlaces de hidrógeno aún más fuertes. Luego, la celosía se coloca en un liofilizador, donde el hielo se convierte en gas y se elimina. El resultado final es un complejo, Estructura tridimensional de aerogel de grafeno que conserva su forma a temperatura ambiente.

"Al mantener el grafeno en un ambiente frío, pudimos asegurarnos de que conservara la forma que diseñamos. Este es un paso importante para hacer del grafeno un material comercialmente viable, "dijo Dong Lin, profesor asistente de ingeniería de sistemas industriales y de fabricación en la Universidad Estatal de Kansas, y el otro autor correspondiente del estudio.

Los investigadores planean aprovechar sus hallazgos investigando cómo crear estructuras de aerogel formadas por múltiples materiales.