Los científicos de la Universidad de Rice han convertido la madera en un conductor eléctrico al convertir su superficie en grafeno.
El químico de Rice James Tour y sus colegas usaron un láser para ennegrecer un patrón de película delgada sobre un bloque de pino. El patrón es grafeno inducido por láser LIG, una forma del material de carbono delgado como el átomo descubierto en Rice en 2014.
"Es una unión de lo arcaico con el nanomaterial más nuevo en una sola estructura compuesta", dijo Tour.
El descubrimiento se detalla este mes en Materiales avanzados .
Las iteraciones anteriores de LIG se realizaron calentando la superficie de una lámina de poliimida, un plástico económico, con un láser. En lugar de una lámina plana de átomos de carbono hexagonales, LIG es una espuma de láminas de grafeno con un borde unido al subyacentebordes superficiales y químicamente activos expuestos al aire.
No solo cualquier poliimida produciría LIG, y algunas maderas son preferidas a otras, dijo Tour. El equipo de investigación dirigido por los estudiantes graduados de Rice Ruquan Ye y Yieu Chyan probó el abedul y el roble, pero descubrió que la estructura de lignocelulosa reticulada del pino lo hizomejor para la producción de grafeno de alta calidad que las maderas con un contenido de lignina más bajo. La lignina es el complejo polímero orgánico que forma paredes celulares rígidas en la madera.
Ye dijo que convertir la madera en grafeno abre nuevas vías para la síntesis de LIG a partir de materiales no polimimídicos. "Para algunas aplicaciones, como la impresión tridimensional de grafeno, la poliimida puede no ser un sustrato ideal", dijo. "Además, la maderaes abundante y renovable "
Al igual que con la poliimida, el proceso tiene lugar con un láser industrial estándar a temperatura y presión ambiente y en una atmósfera inerte de argón o hidrógeno. Sin oxígeno, el calor del láser no quema el pino sino que transforma la superficie en escamas arrugadas deespuma de grafeno unida a la superficie de la madera. Cambiar la potencia del láser también cambió la composición química y la estabilidad térmica de la LIG resultante. Con una potencia del 70 por ciento, el láser produjo la más alta calidad de lo que llamaron "P-LIG", donde se encuentra la Ppara "pino"
El laboratorio llevó su descubrimiento un paso más allá al convertir P-LIG en electrodos para dividir el agua en hidrógeno y oxígeno y supercondensadores para el almacenamiento de energía. Para el primero, depositaron capas de cobalto y fósforo o níquel y hierro en P-LIG parahacer un par de electrocatalizadores con áreas de alta superficie que resultaron ser duraderos y efectivos
Depositar polianilina en P-LIG lo convirtió en un supercondensador de almacenamiento de energía que tenía métricas de rendimiento utilizables, dijo Tour.
"Hay más aplicaciones para explorar", dijo Ye. "Por ejemplo, podríamos usar P-LIG en la integración de la energía solar para la fotosíntesis. Creemos que este descubrimiento inspirará a los científicos a pensar en cómo podríamos diseñar los recursos naturales"que nos rodean en materiales que funcionan mejor ".
Tour vio un beneficio ambiental más inmediato de la electrónica biodegradable.
"El grafeno es una lámina delgada de un mineral natural, el grafito, por lo que lo enviaríamos de regreso al suelo desde el que vino junto con la plataforma de madera en lugar de a un vertedero lleno de componentes electrónicos"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Rice . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :