Un equipo de investigadores del Instituto Politécnico Rensselaer ha desarrollado una nueva técnica asistida por microfluidos para desarrollar fibras de grafeno macroscópicas de alto rendimiento. Fibra de grafeno, un miembro recientemente descubierto de la familia de la fibra de carbono, tiene aplicaciones potenciales en diversas áreas tecnológicas, del almacenamiento de energía, electrónica y óptica, electromagnético, conductor térmico y gestión térmica, a aplicaciones estructurales.

Sus hallazgos se publican en un número recientemente publicado de Nanotecnología de la naturaleza . Históricamente, ha sido difícil optimizar simultáneamente las propiedades térmicas / eléctricas y mecánicas de las fibras de grafeno. Sin embargo, el equipo de Rensselaer ha demostrado su capacidad para hacer ambas cosas.

Las fibras de grafeno macroscópicas se pueden fabricar mediante ensamblaje habilitado por fluidos a partir de láminas de óxido de grafeno 2-D dispersas en soluciones acuosas que forman cristal líquido liotrópico. Se demuestran fuertes confinamientos de forma y tamaño para un control preciso de la alineación y orientación de la hoja de grafeno, fundamental para la realización de fibras de grafeno con alta temperatura, eléctrico, y propiedades mecánicas. Este método de ensamblaje habilitado por microfluidos también proporciona la flexibilidad para adaptar las microestructuras de las fibras de grafeno controlando los patrones de flujo.

"El control de diferentes patrones de flujo ofrece una oportunidad y flexibilidad únicas en la adaptación de estructuras macroscópicas de grafeno desde fibras y tubos de grafeno perfectamente alineados hasta una arquitectura abierta 3-D con una disposición de láminas de grafeno alineadas verticalmente, "dijo Jie Lian, profesor del Departamento de Mecánica de Rensselaer, Aeroespacial, e Ingeniería Nuclear (MANE) y el autor principal del artículo.

El último artículo se basa en el trabajo del grupo de Lian que se publicó anteriormente en Science en 2015. Este trabajo, patrocinado por la National Science Foundation, es una colaboración con otros investigadores de MANE, incluyendo a la profesora asociada Lucy Zhang y al profesor Suvranu De, quien dirige el departamento.

"Esta investigación allana el camino para que las nuevas ciencias optimicen el ensamblaje y la microestructura de las fibras para desarrollar fibras de grafeno de alto rendimiento, ", dijo Lian." Este enfoque podría extenderse a otros materiales para fabricar estructuras jerárquicas para diversas aplicaciones funcionales ".