Los investigadores han creado una tinta hecha de nanohojas de grafeno, y demostró que la tinta se puede utilizar para imprimir estructuras 3D. Dado que la tinta a base de grafeno se puede producir en masa de forma económica y respetuosa con el medio ambiente, los nuevos métodos allanan el camino hacia el desarrollo de una amplia variedad de dispositivos de almacenamiento de energía imprimibles.

Los investigadores, dirigido por Jingyu Sun y Zhongfan Liu en la Universidad de Soochow y el Instituto de Grafeno de Beijing, y Ya-yun Li en la Universidad de Shenzhen, han publicado un artículo sobre su trabajo en un número reciente de ACS Nano .

"Nuestro trabajo realiza la síntesis escalable y ecológica de nanohojas de grafeno dopado con nitrógeno en una plantilla de sal mediante deposición de vapor químico directo, "Sun dijo Phys.org . "Esto nos permite explorar más a fondo las tintas así derivadas en el campo del almacenamiento de energía imprimible".

Como explican los científicos, Un objetivo clave en la investigación del grafeno es la producción masiva de grafeno con alta calidad y bajo costo. Las aplicaciones de almacenamiento de energía generalmente requieren grafeno en forma de polvo, pero hasta ahora los métodos de producción han dado como resultado polvos con una gran cantidad de defectos estructurales e impurezas químicas, así como espesor de capa no uniforme. Esto ha dificultado la preparación de tintas de grafeno de alta calidad.

En el nuevo periódico, los investigadores han demostrado un nuevo método para preparar tintas de grafeno que supera estos desafíos. El método consiste en cultivar nanohojas de grafeno dopado con nitrógeno sobre cristales de NaCl mediante la deposición de vapor químico directo. lo que hace que los fragmentos moleculares de nitrógeno y carbono se difundan en la superficie de los cristales de NaCl. Los investigadores eligieron NaCl debido a su abundancia natural y bajo costo, así como su solubilidad en agua. Para eliminar el NaCl, los cristales recubiertos se sumergen en agua, lo que hace que el NaCl se disuelva y deje jaulas de grafeno dopado con nitrógeno puro. En el paso final, el tratamiento de las jaulas con ultrasonido transforma las jaulas en nanohojas 2-D, cada una tiene un grosor de 5-7 capas de grafito.

Las nanohojas de grafeno dopadas con nitrógeno resultantes tienen relativamente pocos defectos y un tamaño ideal (alrededor de 5 micrómetros de longitud lateral) para la impresión. ya que las escamas más grandes pueden bloquear la boquilla. Para demostrar la eficacia de las nanohojas, los investigadores imprimieron una amplia variedad de estructuras 3-D utilizando tintas basadas en las hojas de grafeno. Entre sus demostraciones, los investigadores utilizaron la tinta como aditivo conductor para un material de electrodo (nitruro de vanadio) y utilizaron la tinta compuesta para imprimir electrodos flexibles para supercondensadores con alta densidad de potencia y buena estabilidad cíclica.

En una segunda demostración, los investigadores crearon una tinta compuesta hecha de hojas de grafeno junto con material aglutinante (polipropileno) para imprimir capas intermedias para baterías Li-S. En comparación con las baterías con separadores hechos solo del material convencional, los fabricados con el material compuesto exhibieron una conductividad mejorada, lo que lleva a una mejora general en el rendimiento de la batería.

"En el futuro, planeamos explotar la técnica de deposición de vapor químico directo para la producción en masa de polvos de grafeno de alta calidad hacia aplicaciones emergentes de almacenamiento de energía imprimible, "Dijo Sun.

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