Científicos chinos han creado un metamaterial duradero y resistente a partir del aerogel de grafeno. Después de presionar los ladrillos del gel de óxido de grafeno reducido, los investigadores obtuvieron un material que resistió una presión de compresión de 47 megapascales, una tensión de más del 97%, una alta conductividad eléctrica y resistencia a temperaturas de hasta 750 grados centígrados. El estudio que documenta la fabricación de estos superladrillos fue publicado en Advanced Functional Materials.
El grafeno es una capa de hexágonos de átomos de carbono. Con frecuencia se le considera el material del futuro por sus notables propiedades físicas, incluida la resistencia mecánica excepcional.
En 2012, los científicos pudieron sintetizar un aerogel de grafeno, una estructura porosa tridimensional en la que los planos hexagonales están continuamente conectados mediante enlaces covalentes. La aplicación práctica de los aerogeles es limitada, ya que su densidad, de la que dependen directamente las propiedades mecánicas del material, es muy baja. Al presionar los polvos de dichas estructuras se producen deformaciones en las láminas de grafeno, la destrucción de la estructura y el deterioro de la elasticidad del material.
El nuevo uso al material
Ahora Liangti Qu y sus colegas del Instituto de Tecnología de Beijing encontraron una manera de expandir el uso de los aerogeles de grafeno: crearon y probaron barras de aerogel relativamente grandes (decenas de centímetros). En la primera etapa de la síntesis, los investigadores mezclaron intensamente el óxido de grafeno en agua para formar una espuma con una gran cantidad de microburbujas de aire. Luego se restauró el óxido de grafeno y se formó un gel con burbujas de hasta cien micrómetros. Finalmente, para formar los canales de conexión que penetran en el material, los autores del trabajo primero congelaron y luego fundieron el gel.
Los ladrillos resultantes del gel se combinaron entre sí y se prensaron. Gracias a las fuerzas capilares que intentaron reducir los huecos entre los ladrillos y las partes de la estructura firmemente aseguradas. Después de dejar que el producto se secara al aire, los químicos realizaron pruebas sobre la resistencia mecánica, la conductividad y la estabilidad térmica del metamaterial.
Las paredes de grafeno pudieron soportar la presión de compresión de 47 megapascales, mostraron valores altos de elasticidad (más del 97%), conductividad (378 siemens por metro) y resistencia a temperaturas de hasta 750 grados centígrados. A partir de estos bloques se pueden crear grandes estructuras que son resistentes térmica, química y mecánicamente. La tecnología de síntesis simple puede ser útil para crear otros materiales similares con propiedades mejoradas.
Esta no es la primera vez que se pueden obtener estructuras más delgadas mediante el método de impresión tridimensional. El verano pasado, también científicos chinos imprimieron en una impresora 3D una estructura hecha de aerogel de grafeno.
