Los bloques de espuma de nitruro de boro hexagonal tratados con alcohol polivinílico demostraron ser capaces de adsorber más de tres veces su peso en dióxido de carbono. El material reutilizable fue creado en Rice University. Crédito:Grupo de Investigación Ajayan / Universidad Rice
Los científicos de materiales de la Universidad de Rice han creado una espuma ligera a partir de láminas bidimensionales de nitruro de boro hexagonal (h-BN) que absorbe dióxido de carbono.
Descubrieron que el h-BN liofilizado lo convertía en una espuma a macroescala que se desintegra en líquidos. Pero agregar un poco de alcohol polivinílico (PVA) a la mezcla la transformó en un material mucho más robusto y útil.
La espuma es muy porosa y sus propiedades se pueden ajustar para su uso en filtros de aire y como materiales de absorción de gases. según los investigadores del laboratorio de Rice del científico de materiales Pulickel Ajayan.
Su trabajo aparece en la revista American Chemical Society ACS Nano .
El alcohol polivinílico sirve como pegamento. Mezclado en una solución con hojuelas de h-BN, une las uniones a medida que las láminas microscópicas se organizan en una celosía cuando se liofilizan. El proceso de un solo paso es escalable, dijeron los investigadores.
"Incluso una pequeña cantidad de PVA funciona, ", dijo el coautor e investigador postdoctoral de Rice, Chandra Sekhar Tiwary." Ayuda a endurecer la espuma al pegar las interconexiones entre las láminas de h-BN y, al mismo tiempo, apenas cambia la superficie en absoluto ".
En simulaciones de dinámica molecular, la espuma absorbió el 340 por ciento de su propio peso en dióxido de carbono. El gas de efecto invernadero se puede evaporar del material, que se puede reutilizar repetidamente, Dijo Tiwary. Las pruebas de compresión mostraron que la espuma se volvió más rígida a través de 2, 000 ciclos también.
Una imagen de microscopio muestra la gran superficie de la espuma de nitruro de boro hexagonal pegada con alcohol polivinílico. La dura, Se puede usar espuma ligera para absorber dióxido de carbono o como material para proteger los tejidos biológicos de los láseres. Crédito:Grupo de Investigación Ajayan / Universidad Rice
Y cuando se recubre con PDMS, otro polímero, la espuma se convierte en un escudo eficaz contra los láseres que podrían utilizarse en biomedicina, electrónica y otras aplicaciones, él dijo.
Por último, los investigadores quieren controlar el tamaño de los poros del material para aplicaciones específicas, como separar el aceite del agua. Simulaciones realizadas por el coautor Cristiano Woellner, investigador postdoctoral conjunto en Rice y la Universidad Estatal de Campinas, Brasil, podría servir de guía para los experimentadores.
"Es importante unir experimentos y cálculos teóricos para ver la respuesta mecánica de este compuesto, "Woellner dijo." De esta manera, los experimentadores verán de antemano cómo pueden mejorar el sistema ".
Una simulación de dinámica molecular muestra moléculas de alcohol polivinílico de carbono (verde azulado), oxígeno (rojo) e hidrógeno (blanco) uniendo láminas bidimensionales de nitruro de boro hexagonal (azul y amarillo). El material reutilizable creado en la Universidad de Rice puede secuestrar más de tres veces su peso en dióxido de carbono. Crédito:Grupo de Investigación Ajayan / Universidad Rice
