Impresión 3D de aerogeles para almacenar energía

Investigadores del Laboratorio Lawrence National Livermore han desarrollado micro retículos de aerogel de grafeno con una arquitectura diseñada utilizando una técnica de impresión 3D, conocida como escritura directa de tinta. Los aerogeles asi impresos permitirán un mejor almacenamiento de energía, sensores, nanoelectrónica, catálisis y separaciones.

Los aerogeles de grafeno impresos en 3D tienen una gran área superficial, excelente conductividad eléctrica, son ligeros, tienen rigidez mecánica y muestran supercompresibilidad (hasta el 90 por ciento de deformación en compresión). Además, los micro retículos de aerogel de grafeno muestran un orden de magnitud de mejora en comparación con otro materiales de grafeno y mucho mejor transporte de masa.

Un aerogel es un material sintético poroso, ultraligero derivado de un gel, en la que el componente líquido del gel ha sido reemplazado con un gas.

Los intentos anteriores de creación de aerogeles de grafeno producían una estructura de poros en gran medida al azar, con exclusión de la capacidad de adaptar para aplicaciones específicas el transporte y otras propiedades mecánicas del material tales como separaciones, baterías de flujo y sensores de presión.

“Hacer los aerogeles de grafeno con macroarquitecturas a medida para aplicaciones específicas con un método de montaje controlable y escalable sigue siendo un reto importante que hemos sido capaces de abordar”, dijo el ingeniero Marcus Worsley, coautor del trabajo. “La impresión 3D hace posible diseñar de forma inteligente la estructura de poros del aerogel, permitiendo el control de transporte de masa (los aerogeles típicamente requieren gradientes de alta presión para conducir el transporte de masa a través de ellos debido a la pequeña y tortuosa estructura de poros) y la optimización de las propiedades físicas, tales como la rigidez . Este desarrollo debe abrir el espacio de diseño para el uso de los aerogeles en aplicaciones novedosas y creativas”.

Durante el proceso, las tintas de óxido de grafeno (GO) se preparan combinando una  suspensión acuosa de GO y silicio para formar una tinta homogénea, altamente viscosa. Las tintas GO se cargan en un cilindro y se extruyen a través de una microboquilla dando lugar al patrón de estructuras 3D.

Fuente: EE Times europe