Los científicos de la Universidad de Rice han combinado el grafeno inducido por láser con una variedad de materiales para hacer compuestos robustos para una variedad de aplicaciones. Crédito:Tour Group / Rice University
Grafeno inducido por láser (LIG), una espuma escamosa de carbono de un átomo de espesor, tiene muchas propiedades interesantes por sí solo, pero adquiere nuevos poderes como parte de un compuesto.
Los laboratorios del químico James Tour de Rice University y Christopher Arnusch, profesor de la Universidad Ben-Gurion del Negev en Israel, presentó un lote de compuestos LIG en la revista American Chemical Society ACS Nano que ponen las capacidades del material en paquetes más robustos.
Al infundir LIG con plástico, caucho, cemento, cera u otros materiales, los laboratorios fabricaron materiales compuestos con una amplia gama de posibles aplicaciones. Estos nuevos compuestos podrían usarse en dispositivos electrónicos portátiles, en terapia de calor, en el tratamiento del agua, en trabajos de antihielo y deshielo, en la creación de superficies antimicrobianas e incluso en la fabricación de dispositivos de memoria resistivos de acceso aleatorio.
El laboratorio Tour fabricó LIG por primera vez en 2014 cuando utilizó un láser comercial para quemar la superficie de una delgada hoja de plástico común. poliimida. El calor del láser convirtió una astilla del material en escamas de grafeno interconectado. El proceso de un solo paso hizo mucho más material, y a un costo mucho menor, que a través de la deposición de vapor químico tradicional.
Desde entonces, el laboratorio de Rice y otros han ampliado su investigación de LIG, incluso dejando caer el plástico para hacerlo con madera y comida. El año pasado, los investigadores de Rice crearon espuma de grafeno para esculpir objetos tridimensionales.
Grafeno inducido por láser, producido a través de un método desarrollado en Rice University, se puede combinar con otros materiales para composites. Los materiales resultantes son prometedores para la electrónica, Aplicaciones antihielo y de calefacción. Crédito:Tour Group / Rice University
"LIG es un gran material, pero no es mecánicamente robusto, "dijo Tour, quien fue coautor de una descripción general de los desarrollos del grafeno inducido por láser en el Cuentas de investigación química revista el año pasado. "Puedes doblarlo y flexionarlo, pero no puedes frotarlo con la mano. Se cortará. Si hace lo que se llama una prueba de cinta adhesiva, mucha de ella se quita. Pero cuando lo pones en una estructura compuesta, realmente se endurece ".
Para hacer los compuestos, los investigadores vertieron o prensaron en caliente una capa delgada del segundo material sobre LIG unido a poliimida. Cuando el líquido se endureció, retiraron la poliimida de la parte posterior para reutilizarla, dejando el incrustado, copos de grafeno conectados detrás.
Los compuestos blandos se pueden utilizar para electrónica activa en ropa flexible, Tour dijo, mientras que los compuestos más duros son excelentes materiales superhidrófobos (que evitan el agua). Cuando se aplica un voltaje, la capa de 20 micrones de espesor de LIG mata las bacterias en la superficie, haciendo que las versiones endurecidas del material sean adecuadas para aplicaciones antibacterianas.
Una imagen de microscopio electrónico de barrido muestra un compuesto de poliestireno y grafeno inducidos por láser. Crédito:Tour Group / Rice University
Los compuestos hechos con aditivos líquidos son los mejores para preservar la conectividad de las escamas LIG. En el laboratorio, se calentaron rápida y confiablemente cuando se aplicó voltaje. Eso debería darle al material un uso potencial como un recubrimiento de deshielo o antihielo, como almohadilla térmica flexible para el tratamiento de lesiones o en prendas que se calientan a demanda.
"Solo viértelo, y ahora transfieres todos los aspectos hermosos de LIG a un material que es altamente robusto, "Dijo Tour.
