Olvídate de los productos químicos catalizadores y maquinaria cara:un equipo de físicos de la Universidad Estatal de Kansas ha descubierto una forma de producir grafeno en masa con tres ingredientes:gas hidrocarburo, oxígeno y una bujía.

Su método es simple:llene una cámara con gas acetileno o etileno y oxígeno. Utilice una bujía de vehículo para crear una detonación contenida. Recoge el grafeno que se forma después.

Chris Sorensen, Profesor distinguido de física de la Universidad Cortelyou-Rust, es el inventor principal de la patente emitida recientemente, "Proceso para la producción de grafeno de alto rendimiento mediante la detonación de material que contiene carbono". Otros investigadores de la Universidad Estatal de Kansas involucrados incluyen Arjun Nepal, investigador postdoctoral e instructor de física, y Gajendra Prasad Singh, ex científico visitante.

"Hemos descubierto un proceso viable para producir grafeno, ", Dijo Sorensen." Nuestro proceso tiene muchas propiedades positivas, de la viabilidad económica, la posibilidad de una producción a gran escala y la falta de productos químicos desagradables. Lo que podría ser la mejor propiedad de todas es que la energía requerida para producir un gramo de grafeno a través de nuestro proceso es mucho menor que en otros procesos porque todo lo que se necesita es una sola chispa ".

El grafeno es una hoja de un solo átomo de espesor de átomos de carbono coordinados hexagonalmente, lo que lo convierte en el material más delgado del mundo. Desde que se aisló el grafeno en 2004, Los científicos han descubierto que tiene propiedades físicas y electrónicas valiosas con muchas aplicaciones posibles, como baterías recargables más eficientes o mejores dispositivos electrónicos.

Para el equipo de investigación de Sorensen, el camino fortuito para crear grafeno comenzó cuando estaban desarrollando y patentando geles en aerosol de hollín de carbono. Crearon los geles llenando una cámara de aluminio de 17 litros con gas acetileno y oxígeno. Usando una bujía, crearon una detonación en la recámara. El hollín de la detonación formó geles en aerosol que parecían "pastel de ángel negro, "Dijo Sorensen.

Pero después de un análisis más detallado, Los investigadores descubrieron que el gel en aerosol era más que un pastel de ángel oscuro:era grafeno.

"Hicimos grafeno por casualidad, "Dijo Sorensen." No planeamos hacer grafeno. Planeamos hacer el gel en aerosol y tuvimos suerte ".

Pero a diferencia de otros métodos de creación de grafeno, El método de Sorensen es simple, eficiente, de bajo costo y escalable para la industria.

Otros métodos para crear grafeno implican "cocinar" el grafito mineral con productos químicos, como ácido sulfúrico, nitrato de sodio, permanganato de potasio o hidracina:durante mucho tiempo a temperaturas prescritas con precisión. Los métodos adicionales implican calentar los hidrocarburos a 1, 000 grados Celsius en presencia de catalizadores.

Estos métodos consumen mucha energía, e incluso son peligrosos, y tienen un bajo rendimiento, mientras que el método de Sorensen y su equipo produce grandes cantidades con un mínimo de energía y sin productos químicos peligrosos.

"El verdadero encanto de nuestro experimento es que podemos producir grafeno en la cantidad de gramos en lugar de miligramos, "Dijo Nepal.

Ahora, el equipo de investigación, incluido Justin Wright, estudiante de doctorado en física, Camp Hill, Pensilvania:está trabajando para mejorar la calidad del grafeno y escalar el proceso de laboratorio a un nivel industrial. Están mejorando algunos de los equipos para facilitar la obtención de grafeno de la cámara segundos, en lugar de minutos, después de la detonación. Acceder al grafeno más rápidamente podría mejorar la calidad del material, Dijo Sorensen.