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FP7

GRAPES Resultado resumido

Project ID: 329945
Financiado con arreglo a: FP7-PEOPLE
País: Reino Unido

Impresora 3D de grafeno

La implantación de dispositivos basados en el grafeno requiere un diseño preciso de hojas de este material a escala micrométrica y nanométrica. La impresión tridimensional de estructuras de grafeno constituye por lo tanto una vía de fabricación muy interesante.
Impresora 3D de grafeno
El grafeno consiste en una capa fina de carbono puro; esencialmente se trata de una capa única de átomos de carbono ligados en una retícula hexagonal, parecida a la de un panal. Es el compuesto más delgado que se conoce, y también es un conductor eléctrico y térmico muy eficiente a temperatura ambiente.

Si bien este extraordinario material bidimensional ha hallado aplicación en la fabricación electrónica, los ingenieros están buscando un método de fabricación tridimensional, lo que supondría un desarrollo fundamental para que el grafeno se pudiese aplicar a una gama de servicios más amplia. Un método de este tipo lo ha descubierto recientemente un equipo de investigadores financiado por la UE.

Ya existen diversos métodos para construir monolitos tridimensionales de grafeno, como las plantillas de emulsión o el colado por congelación, pero se limitan a la construcción de formas sencillas. En el marco del proyecto GRAPES (Graphene enhancement of the photocatalytic activity of semiconductors), un equipo de investigadores adoptó un enfoque distinto.

Este equipo utilizó escamas de grafeno modificado por vía química —a saber, óxido de grafeno (GO) y su forma reducida (rGO)— junto con un polímero responsivo, con el objeto de formular tintas y pastas al agua. Dichas formulaciones presentaban las propiedades físicas necesarias para la deposición de filamentos característica de la impresión 3D.

A continuación se comprobó la bondad de este material nuevo como bloque básico para crear estructuras tridimensionales a partir de la impresión directa con tinta. Esta técnica, conocida también como ensamblaje directo por impresión, se basa en la deposición continua de un filamento siguiendo un diseño predefinido por ordenador. Las estructuras tridimensionales se construyeron capa a capa, desde la parte inferior a la superior.

Dado que el grafeno es hidrófugo, no se pudieron formular tintas al agua directamente. Los investigadores, por lo tanto, utilizaron grafeno modificado químicamente. El óxido de grafeno se puede procesar en agua para construir las arquitecturas complejas. Las formulaciones logradas con el proyecto GRAPES se pueden utilizar para imprimir en 3D con boquillas del orden de los cien micrómetros.

Una vez realizada la impresión tridimensional, las estructuras conseguidas se trataron térmicamente para garantizar la conservación de las propiedades del grafeno, que son de enorme interés. Cabe destacar el hecho de que las impresiones se pueden manipular posteriormente, por ejemplo, con productos químicos o por reducción electroquímica, y seguirán manteniendo no obstante sus interesantes propiedades.

La técnica desarrollada con el proyecto GRAPES se explica en detalle en el artículo titulado Printing in three dimensions with graphene, que apareció en la revista profesional «Advanced Materials» en el año 2015.

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Palabras clave

Impresión 3D, grafeno, electrónica, polímero responsivo
Número de registro: 188711 / Última actualización el: 2016-10-26
Dominio: Tecnologías industriales