Los investigadores de Umeå muestran cómo el grafeno activado, los carbones activados y otros carbones hidrófobos se pueden dispersar en agua en forma de partículas micrométricas. El agente clave que ayuda a que estas dispersiones duren días es la forma oxidada de grafeno llamada óxido de grafeno. Los autores han solicitado la patente del método para preparar dispersiones.

Grafeno grafito, Los carbones activados son formas de carbono bastante diferentes, pero lo que les es común son sus propiedades hidrófobas. Es imposible disolver o dispersar estos materiales en agua directamente. Por otra parte, el uso de dispersiones o soluciones para muchas aplicaciones es una gran ventaja. Idealmente, se puede rociar o pintar una dispersión de grafeno sobre una hoja de metal y preparar, p. ej. material del electrodo simplemente secando.

Los científicos han estado buscando buenos métodos para preparar dispersiones utilizando materiales relacionados con el grafeno durante muchos años. El método más común disponible hasta ahora es utilizar disolventes orgánicos y un tratamiento mecánico muy fuerte, p.ej. sonicación durante mucho tiempo. Sin embargo, Los disolventes orgánicos son a menudo tóxicos, mientras que el tratamiento mecánico no solo consume tiempo y energía, sino que también introduce muchos defectos. que afectan negativamente a la conductividad de las láminas de grafeno.

Investigadores de la Universidad de Umeå han encontrado una solución simple y ecológica al problema:forma oxidada de grafeno, óxido de grafeno, es hidrofílico y fácil de dispersar en agua.

"Lo que descubrimos es que se pueden preparar dispersiones de agua estables agregando cierta cantidad de óxido de grafeno a varios carbonos hidrófobos, "dice Alexandr Talyzin, Profesor asociado del Departamento de Física de la Universidad de Umeå.

Su equipo de físicos probó el método utilizando carbonos de alta superficie como el grafeno, grafeno activado, carbones porosos o activados. Las dispersiones fueron estables y no precipitaron incluso después de días de almacenamiento en anaquel. Cuando agregaron algunos nanotubos de carbono a la dispersión, parecía bastante bueno para la preparación de electrodos de supercondensadores. La dispersión se aplicó a una lámina metálica, se seca y se calienta a 200o Celsius. Todos estos pasos podrían fácilmente escalarse a la producción industrial, sugiere el investigador.

"Lo que obtenemos al final es una película delgada de material de electrodo conductor con un área de superficie bastante alta, buena conductividad y excelente desempeño en almacenamiento de electricidad en supercondensadores. La alta área superficial es proporcionada por las partículas de tamaño micrométrico de p. Ej. grafeno activado, mientras que los nanotubos y el óxido de grafeno térmicamente reducido proporcionan un buen contacto eléctrico entre las partículas, "dice Alexandr Talyzin.

Las dispersiones pueden ser útiles también en muchas otras aplicaciones como tintas para impresión, recubrimientos protectores, y pinturas conductoras.

La investigación está financiada por EU Graphene Flagship, un gran proyecto internacional destinado a llevar el grafeno al mercado. Los investigadores también han recibido mucho apoyo de la Universidad de Umeå. También parece que vale la pena patentar el método para la preparación de dispersiones de grafeno activado.

"Fue sorprendentemente fluido y rápido una vez que me comuniqué con la Oficina de Innovación de la Universidad de Umeå. Recibimos una enorme cantidad de ayuda en poco tiempo gracias a expertos como Daniel Hoffman y sus colegas. Mientras se estaba revisando el artículo científico, pudimos completar la solicitud de patente ".

El estudio se publica en Revista de letras de química física .