Los investigadores de la Universidad de Rice consolidaron el grafeno funcionalizado a temperatura ambiente triturando primero el polvo de grafeno y luego presionándolo en gránulos. Alterar químicamente el polvo de grafeno con carbono, el oxígeno y el hidrógeno proporcionaron una forma de unir el grafeno en un sólido tridimensional bajo presión. Crédito:Grupo de Investigación Ajayan / Universidad Rice
Es fácil y económico hacer gránulos brillantes de grafito a partir de grafeno funcionalizado, según científicos de la Universidad de Rice.
Un informe en Carbón muestra cómo el polvo de grafeno químicamente alterado se puede prensar en un peso ligero, Sólido semiporoso que conserva muchas de las cualidades fuertes y conductoras del grafito, la forma de carbono que se encuentra en los lápices, lubricantes y muchos otros productos que normalmente requieren un procesamiento a alta temperatura para su fabricación.
Mohamad Kabbani, un ex estudiante de posgrado del científico de materiales de Rice Pulickel Ajayan y autor principal del artículo, demostró el medio ambiente, El proceso escalable se puede realizar en minutos a mano moliendo grafeno químicamente modificado en un polvo y usando una prensa manual para exprimir el polvo en un gránulo sólido.
Kabbani mostró anteriormente cómo los nanotubos de carbono se pueden convertir en grafeno con un mortero en lugar de productos químicos agresivos. Esta vez, él y sus colegas demostraron cómo hacer una pastilla del tamaño de una batería, pero los polvos de grafeno con funcionalidades químicas adheridas se pueden prensar en cualquier forma. Kabbani dijo que el material podría ser adecuado para estructuras, catalítico, Aplicaciones electroquímicas y electrónicas.
"Esta es la primera vez que alguien hace esto a temperatura ambiente y sin una presión muy alta, ", dijo." Por lo general, este tipo de materiales requieren sinterización (un proceso que utiliza presión o calor para formar sólidos sin fundirlos) a temperaturas superiores a 1, 000 grados Celsius para producir gránulos fuertes. En este caso, la mecanoquímica a nanoescala nos ahorró mucha energía y dinero ".
El proceso comenzó con dos conjuntos de nanotubos funcionalizados, uno con ácido carboxílico y el otro con moléculas de hidroxilo. Una vez triturados para combinarlos ya sea a mano o a máquina, se colocan en una prensa hidráulica a escala de laboratorio y se someten a 5 toneladas de presión. Los grupos funcionales reticularon las láminas de grafeno entre sí, y aunque no hubo líquidos involucrados, produjeron una pequeña cantidad de agua como subproducto de la reacción, Dijo Kabbani.
Las imágenes de microscopio electrónico de barrido muestran escamas de grafeno antes de la compresión, a la izquierda con escamas individuales delineadas, y láminas de grafeno bien conectadas después de la compresión a la derecha. La barra de escala es de 20 nanómetros. Crédito:Grupo de Investigación Ajayan / Universidad Rice
Los gránulos permanecieron estables cuando se colocaron en agua caliente durante cinco horas, incluso cuando se agita; esto confirmó el entrelazamiento de las hojas de grafeno dentro, informaron los investigadores.
La combinación de peso ligero, alta resistencia y alta conductividad es atractivo para aplicaciones tales como cables conductores y electrodos, Dijo Kabbani. "El material de los gránulos es más resistente y liviano que los electrodos de grafito comerciales y podría ser prometedor para aplicaciones de almacenamiento eléctrico con alta densidad de energía y potencia, " él dijo.
Pellet de grafito hecho a mano a partir de polvo de grafeno triturado. El fuerte, Los gránulos ligeros desarrollados en la Universidad de Rice son prometedores para aplicaciones electrónicas y catalíticas. Crédito:Universidad de Rice
