Un trozo de espuma de grafeno conductora reforzada con nanotubos de carbono puede soportar más de 3, 000 veces su propio peso y recupera fácilmente su altura original, según los científicos de la Universidad de Rice.

Mejor todavía, se puede hacer en casi cualquier forma y tamaño, ellos informaron, demostrando una pieza en forma de tornillo de la espuma altamente conductora.

El laboratorio de Rice del químico James Tour probó su nuevo "grafeno de varilla" como un electrodo conductor en condensadores de iones de litio y se encontró que era mecánica y químicamente estable.

La investigación aparece en la revista American Chemical Society Materiales e interfaces aplicados de ACS .

El carbono en forma de grafeno delgado como un átomo se encuentra entre los materiales más fuertes conocidos y es altamente conductor; Los nanotubos de carbono de paredes múltiples se utilizan ampliamente como refuerzos conductores en metales, polímeros y compuestos de matriz de carbono. El laboratorio Tour ya había utilizado nanotubos para reforzar láminas bidimensionales de grafeno. Extender el concepto a materiales de macroescala tenía sentido, Tour dijo.

"Desarrollamos espuma de grafeno, pero no fue lo suficientemente difícil para el tipo de aplicaciones que teníamos en mente, así que usar nanotubos de carbono para reforzarlo fue el siguiente paso natural, "Dijo Tour.

Las estructuras tridimensionales se crearon a partir de un catalizador de níquel en polvo, nanotubos de paredes múltiples envueltos en surfactante y azúcar como fuente de carbono. Los materiales se mezclaron y el agua se evaporó; los gránulos resultantes se prensaron en una matriz de acero y luego se calentaron en un horno de deposición de vapor químico, que convirtió el carbono disponible en grafeno. Después de un procesamiento adicional para eliminar los restos de níquel, el resultado fue una espuma totalmente de carbono con la forma del troquel, en este caso un tornillo. Tour dijo que el método será fácil de ampliar.

Las imágenes de microscopio electrónico de la espuma mostraron que las capas externas parcialmente abiertas de los nanotubos se habían adherido al grafeno. lo que explica su fuerza y ​​resistencia. La espuma de grafeno producida sin la barra de refuerzo podía soportar solo unas 150 veces su propio peso, al tiempo que conservaba la capacidad de volver rápidamente a su altura máxima. Pero el grafeno de las barras de refuerzo se deforma irreversiblemente en aproximadamente un 25 por ciento cuando se carga con más de 8, 500 veces su peso.

Junwei Sha, un estudiante graduado visitante en Rice y un estudiante graduado en la Universidad de Tianjin, Porcelana, es el autor principal del artículo. Los coautores de Rice son los investigadores postdoctorales Rodrigo Salvatierra, Pei Dong y Yongsung Ji; estudiantes de posgrado Yilun Li, Tuo Wang, Chenhao Zhang y Jibo Zhang; el ex investigador postdoctoral Seoung-Ki Lee; Pulickel Ajayan, presidente del Departamento de Ciencia de Materiales y Nanoingeniería, el profesor de ingeniería Benjamin M. y Mary Greenwood Anderson y profesor de química; y Jun Lou, profesor de ciencia de materiales y nanoingeniería. Naiqin Zhao, profesor de la Universidad de Tianjin e investigador del Centro de Innovación Colaborativa de Ciencia e Ingeniería Química, Tianjin, también es coautor. Tour es el T.T. y W.F. Cátedra Chao de Química y profesora de informática y de ciencia de los materiales y nanoingeniería en Rice.