Un equipo de físicos de la Universidad Estatal de Kansas ha descubierto una manera de producir en masa el grafeno con tres ingredientes: gas de hidrocarburo, oxígeno y una bujía de encendido.

Su método es simple: se llena una cámara con acetileno o gas etileno y oxígeno. Se usa una bujía de coche para crear una detonación contenida y, como resultado, se recoge el grafeno que se forma.

Chris Sorensen, profesor de física, es el inventor principal de la patente recientemente publicada, “proceso para la producción de alto rendimiento del grafeno vía detonación del material que contiene el carbón”.

“Hemos descubierto un proceso viable para producir grafeno”, dijo Sorensen. “Nuestro proceso tiene muchas propiedades positivas, desde la viabilidad económica, la posibilidad de producción a gran escala y la falta de productos químicos desagradables. Lo que podría ser la mejor propiedad de todos es que la energía necesaria para hacer un gramo de grafeno a través de nuestro proceso es mucho menor que otros procesos porque todo lo que necesita es una sola chispa”, explicó en un comunicado.

El grafeno es una lámina de átomos de carbono hexagonalmente coordinados, que lo convierte en el material más fino del mundo. Desde que el grafeno fue aislado en 2004, los científicos han encontrado que tiene propiedades físicas y electrónicas valiosas con muchas aplicaciones posibles, como baterías recargables más eficientes o mejores dispositivos electrónicos.

Para el equipo de investigación de Sorensen, el camino sorpresivo para crear grafeno comenzó cuando estaban desarrollando y patentando geles de aerosol de hollín de carbono. Crearon los geles rellenando una cámara de aluminio de 17 litros con gas acetileno y oxígeno. Usando una bujía, crearon una detonación en la cámara. El hollín de la detonación formó geles de aerosol que parecían un bizcocho negro, dijo Sorensen.

Pero después de un análisis más profundo, los investigadores encontraron que el gel de aerosol era en realidad grafeno.

“Hicimos grafeno por serendipia”, dijo Sorensen. “No planeamos producir grafeno, planeamos hacer el gel de aerosol y tuvimos suerte”.

Otros métodos de creación de grafeno implican “cocinar” el mineral grafito con productos químicos -como ácido sulfúrico, nitrato de sodio, permanganato de potasio o hidracina- durante mucho tiempo a temperaturas exactamente prescritas. Los métodos adicionales implican el calentamiento de hidrocarburos a mil grados Celsius en presencia de catalizadores.

Tales métodos son intensivos en energía – e incluso peligrosos – y tienen bajo rendimiento, mientras que Sorensen y el método de su equipo hacen cantidades más grandes con energía mínima y ninguna clase de productos químicos peligrosos.

“El verdadero encanto de nuestro experimento es que podemos producir grafeno en la cantidad de gramos en lugar de miligramos”, dijo Nepal.

Ahora el equipo de investigación -incluyendo a Justin Wright, estudiante de doctorado en física, Camp Hill, Pennsylvania- está trabajando para mejorar la calidad del grafeno y escalar el proceso de laboratorio a nivel industrial. Están mejorando algunos de los equipos para hacer más fácil obtener grafeno en segundos, en lugar de minutos, después de la detonación. El acceso más rápido al grafeno más rápidamente podría mejorar la calidad del material, dijo Sorensen.

Fuente: Europa Press