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grafeno 3D

08.02.2014

Xuebin Wang y Yoshio Bando del Centro Internacional de Nanoarquitectura de Materiales de Japón (WPI-MANA) junto con colegas de Japón y China han creado un nuevo método para obtener grafeno 3D utilizando burbujas infladas en una solución de polímero de glucosa. El grafeno 3D resultante tiene estabilidad y excelente conductividad.

Las placas de grafeno son muy resistentes, ligeras y tienen una excelente conductividad. Teóricamente, los ensamblajes macroscópicos de grafeno a granel deberían conservar las propiedades de los copos de grafeno de tamaño nanométrico. Sin embargo, en intentos recientes de crear grafeno 3D, se ha obtenido una conductividad débil, provocada por un contacto deficiente entre las placas de grafeno. La pérdida de fuerza también era un problema, y aún no se había creado el grafeno 3D autosuficiente.

Inspirándose en el antiguo arte culinario del "azúcar inflado", Bando y su equipo demostraron que la naturaleza comprimida y coherente de las burbujas unidas tendría un impacto en la resistencia y la conductividad si el grafeno pudiera estructurarse de la misma manera. Los científicos han creado un jarabe a partir de azúcar común y cloruro de amonio. Calentaron el jarabe para producir un polímero a base de glucosa llamado melanoidina, que luego se infló en burbujas utilizando los gases liberados por el amonio. El equipo descubrió que la mejor calidad del producto final se obtiene equilibrando esta etapa de descomposición de amonio y polimerización de glucosa.

A medida que crecen las burbujas, el jarabe restante sale de las paredes de las burbujas, dejando las intersecciones de las tres burbujas. Tras un mayor calentamiento, desoxidación y deshidrogenación, la melanoidina se grafitiza gradualmente para formar "grafeno comprimido", una estructura 3D coherente que consiste en capas de grafeno unidas por la estructura de grafeno comprimido, que, respectivamente, se forma a partir de las paredes de burbujas originales y el marco de intersección. .

La estructura de burbuja permite el libre movimiento de electrones a través de la red, lo que significa que el grafeno permanece completamente conductor. Además, la resistencia mecánica y la resiliencia del grafeno 3D demostraron ser excepcionalmente altas: el equipo pudo comprimirlo al 80 % de su tamaño original con muy poca pérdida en las propiedades conductoras o la estabilidad.

Ampliando su descubrimiento, Bando y su equipo en su laboratorio produjeron consistentemente grafeno 3D comprimido a $0,5/gramo. Con bajo costo y alta escalabilidad, el nuevo método puede encontrar muchas aplicaciones en ingeniería y electrónica. El producto obtenido en grandes cantidades se aplicó selectivamente en un supercapacitor de alta eficiencia. Su densidad de energía máxima se ha convertido en la más alta entre los supercondensadores de agua 3D de grafeno: 106 W/kg. Esto abre perspectivas increíbles para el rápido desarrollo del transporte eléctrico y la aviación.

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Esta tecnología hizo posible prescindir de la intervención humana en el control durante un viaje de varios miles de kilómetros, según Korea Times.

Durante el experimento, el barco recorrió 10 kilómetros de forma autónoma durante un viaje desde Freeport, en la costa sur del Golfo de México, hasta la terminal de Boryeong en Corea del Sur. El vuelo fue operado por SK Shipping, una división de la empresa diversificada SK Group.

Según los desarrolladores, en el futuro está previsto introducir sistemas autónomos no solo en buques de carga comerciales, sino también en yates de entretenimiento de pequeño tonelaje. Hasta ahora, en el modo de prueba, la embarcación tenía una tripulación a bordo, pero la gente no interfirió en absoluto con el funcionamiento de la automatización a lo largo de los 10 km de navegación autónoma.

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