DISTRIBUIȚI
Aerogeluri bazațe pe oxizi de grafene - de diferite mărimi și forme dezvoltate de catre cercetătorii de la Laboratorul Lawrence Livermore National Credit: Nat. Commun.

Printarea 3D le-a permis celor de la Livermore să controleze structura microscopică a aerogelurilor lor.
Printarea 3D le-a permis celor de la Livermore să controleze structuramicroscopică a aerogelurilor lor. Credit: Nat. Commun.

Cercetătorii au folosit cerneală cu conținut de fulgi nanoscopici de grafenă la realizarea unor obiecte macroscopice tridimensionale care ar putea aduce benficii considerabile mai multor domenii, printre care stocarea energiei și bioingineria. Echipa de la Laboratorul National Lawrence Livermore prin utilizarea tehnologiei de imprimare 3D a realizat un aerogel cu structură poroasă compresibilă folosind cerneală pe bază de oxid de grafenă.(Nat. Commun. 2015, DOI: 10.1038/ncomms7962).
În același timp, cercetătorii de la Northwestern Unversity au dezvoltat șabloane celulare cu ajutorul unei cerneli pe bază de polimeri flexibili biocompatibili cu conținut de fulgi de grafene. Acestea nu sunt însă primele tipuri de cerneluri pe bază de grafene. Oricum ar fi, cercetătorii sunt încă în căutarea unor forme care să valorifice pe deplin proprietățile remarcabile ale materialului cu structură lamelară de grosimi atomice unitare. De exemplu, unele cerneluri existente sacrifică proprietățile mecanice pentru a obține conductivitate electrică ridicată.

“Încercăm să evităm orice compromis” – investigatorul principal al echipei de la Livermore.

Structurile de aerogel conțin rețele de fulgi  de grafen nanoscopic care anexează pori mici umpluți cu aer
Structurile de aerogel conțin rețele de fulgi de grafen nanoscopic care anexează pori mici umpluți cu aer. Credit: Nat. Commun.

Scopul lor a fost dezvoltarea unui proces de imprimare de tip 3D, care permite fulgilor cu conductivitate electrică să coaguleze controlat urmând să formeze aerogeluri: materiale poroase de densitate redusă, dar robuste din punct de vedere mecanic. Compoziția cernelii realizată de ei conține apă, structuri lamelare de oxid de grafene, particule de siliciu și carbonat de amoniu ca agent de gelificare. Pe durata procesului de imprimare, materialul compozit s-a depus prin spray-ere în mediu de izooctan, fiind împiedicată uscarea rapidă. Astfel, agenții de coagulare au suficient timp pentru fixarea fulgilor într-o structură poroasă stabilă. La terminarea procesului de imprimare, mediul de izooctan este înlocuit cu oxigen, iar particulele de siliciu sunt îndepărtate prin solubilizare selectivă, lasând în urmă structuri poroase supercompresibile cu suprafațe specifice mari și conductivitate electrică bună, a spus Worsley. Datorită acestor proprietăți, aerogelurile devin atractive pentru industria stocării energiei, capacitorilor și a celulelor de combustie.
Echipa de la Northwestern, condusă de Ramille N. Shah, a ales să nu folosească baia de izooctan în procesul de printare, în schimb aplicând diferiți solvenți precum diclorometanul, 2-butoxietanolul și dibutil ftalatul; acestia fiind evaporați selectiv menținând straturile imprimate umede suficient timp permițând fixarea straturilor următoare.

Dezvoltarea cernelurilor pentru imprimări 3D pe bază de grafene reprezintă o cercetare cu impact științific și economic bine evidențiată de atenția de care se bucură în media – spune Esther Garcia-Tuñon Blanca, un cercetător în domeniul materialelor de la Imperial College Londra care nu a fost implicată în studiu. “Cu cât lucrează mai multe grupuri de cercetare la dezvoltarea acestori tipuri de cerneluri, cu atât mai repede vom afla potențialul real pe care grafenele îl pot avea în aplicațiie din viața de zi cu zi.”

DOI: 10.1038/ncomms7962
Sursa: http://cen.acs.org/articles/93/i18/3-D-Printed-Graphene-Inks.html

NICIUN COMENTARIU

LĂSAȚI UN MESAJ