Los científicos de la Universidad de Rice que inventaron el grafeno inducido por láser (LIG) para aplicaciones como supercondensadores ahora han descubierto una forma de hacer que el grafeno esponjoso sea superhidrófobo o superhidrófilo.

Hasta hace poco, el laboratorio de Rice de James Tour hizo LIG solo al aire libre, usando un láser para quemar parte del camino a través de una hoja de poliimida flexible para obtener escamas de grafeno interconectadas. Pero poner el polímero en un ambiente cerrado con varios gases cambió las propiedades del producto.

La formación de LIG en argón o hidrógeno lo hace superhidrofóbico, o evitar el agua, una propiedad muy valorada para separar agua del aceite o superficies de deshielo. Formarlo en oxígeno o aire lo hace superhidrófilo, o atrayente de agua, y eso lo hace altamente soluble.

La investigación en Rice y en la Universidad Ben-Gurion en Israel es el tema de un artículo en Materiales Avanzados.

"Los laboratorios podían hacer que el grafeno sea hidrófobo o hidrófilo antes, pero involucró múltiples pasos de procesos de deposición de vapor químico húmedo o químico, ", Dijo Tour." Estamos haciendo esto en un solo paso con materiales relativamente baratos en una cámara de atmósfera casera ".

Los laboratorios obtuvieron una ventaja cuando descubrieron que la fabricación de LIG en oxígeno aumentaba el número de defectos (anillos de 5 y 7 átomos) en las escamas de grafeno. mejorando su capacitancia y su rendimiento cuando se utiliza como material de electrodo para microcondensadores.

Los cambios en el contenido químico del gas e incluso los cambios en la dirección del patrón de trama láser alteraron el material, lo que lleva a los investigadores a creer que las propiedades hidrofóbicas o -fílicas de LIG podrían ajustarse.

También descubrieron cuando rasparon el grafeno de una lámina hidrófila de polímero y lo convirtieron en una película, en cambio, el resultado fue hidrofóbico. "Eso nos lleva a creer que la orientación de la superficie de las escamas de LIG tiene mucho que ver con la forma en que reacciona con el agua, "Dijo Tour." Si los bordes están más expuestos, parece ser hidrófilo; si los planos basales están más expuestos, sus propiedades hidrofóbicas se hacen cargo ".

Lo que hace que un material sea "super" en cualquier dirección es el ángulo en el que se encuentra con el agua. Un material con un ángulo de contacto de 0 grados se considera superhidrófilo. En este caso, el agua se depositaba sobre el material en un charco. Si el ángulo es de 150 grados o más, eso es superhidrofóbico; el ángulo está determinado por la cantidad de gotas de agua. (Un ángulo de 180 grados sería una esfera perfectamente colocada encima de LIG).

El descubrimiento de que el tipo de superficie y la química afectan a LIG también debería permitir cierto margen de maniobra para ajustar las propiedades del material, Tour dijo. De hecho, cuando usaron un gas de azufre / flúor para hacerlo, elevaron la superhidrofobicidad de LIG a 160 grados.