Un equipo de investigación dirigido por la Universidad Nacional de Singapur (NUS) ha desarrollado una estrategia económica e industrialmente viable para producir grafeno. La nueva técnica aborda el desafío de larga data de un proceso eficiente para la producción a gran escala de grafeno, y allana el camino para una síntesis sostenible del material.

El grafeno es un material bidimensional con una estructura de panal de solo un átomo de espesor. Apodado como el material del futuro, El grafeno exhibe propiedades electrónicas únicas que potencialmente pueden emplearse para una amplia gama de aplicaciones, como pantallas táctiles, tintas conductoras y baterías de carga rápida. La dificultad de producir grafeno de alta calidad de forma asequible a gran escala, sin embargo, sigue suponiendo un obstáculo para su adopción generalizada por parte de las industrias.

El método convencional de producción de grafeno utiliza energía sonora o fuerzas de corte para exfoliar las capas de grafeno del grafito. y luego dispersando las capas en grandes cantidades de solvente orgánico. Como la insuficiencia de solvente hace que las capas de grafeno se vuelvan a unir al grafito, producir un kilogramo de grafeno actualmente requiere al menos una tonelada de solvente orgánico, haciendo que el método sea costoso y nocivo para el medio ambiente.

Produciendo grafeno con 50 veces menos solvente

El equipo de investigación de desarrollo dirigido por NUS, por otra parte, utiliza hasta 50 veces menos disolvente. Esto se logra exfoliando el grafito pretratado en condiciones altamente alcalinas para desencadenar la floculación. un proceso en el que las capas de grafeno se agrupan continuamente para formar una suspensión de grafeno sin tener que aumentar el volumen de disolvente. El método también introduce fuerzas repulsivas electrostáticas entre las capas de grafeno y evita que se vuelvan a unir.

La suspensión de grafeno resultante puede separarse fácilmente en monocapas cuando sea necesario o almacenarse durante meses. La lechada también se puede utilizar directamente para imprimir en 3D aerogeles de grafeno conductores, un material ultraligero parecido a una esponja que se puede utilizar para eliminar los derrames de petróleo en el mar.

El profesor Loh Kian Ping del Departamento de Química de la Facultad de Ciencias de NUS, quien también es el Jefe de Investigación de Materiales 2-D en el Centro NUS de Materiales Avanzados 2-D, dirigió la investigación. Él dijo, "Hemos demostrado con éxito una estrategia de exfoliación única para preparar grafeno de alta calidad y sus compuestos. Nuestra técnica, que produce un alto rendimiento de grafeno cristalino en forma de suspensión concentrada con un volumen de disolvente significativamente menor, es una solución atractiva para que las industrias lleven a cabo síntesis a gran escala de este material prometedor de una manera rentable y sostenible ".