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Llevando el grafeno al mercado
Una empresa de nueva creación en Jessup, MD, espera a finales de este año lanzar al mercado uno de los primeros productos basados en el nanomaterial grafeno. Materiales de Vorbeck está fabricando tintas conductoras basadas en grafeno que se pueden utilizar para imprimir antenas RFID y contactos eléctricos para pantallas flexibles. La empresa, que apuesta por el bajo coste de las tintas de grafeno, tiene un acuerdo con el gigante químico alemán BASF y el mes pasado recibió $ 5,1 millones en financiamiento de la firma de inversión privada Stoneham Partners.
Grafeno arrugado: Las tintas conductoras fabricadas por la empresa emergente Vorbeck Materials contienen grafeno arrugado. Esta imagen de microscopio de fuerza atómica está coloreada para mostrar la topografía de una pieza de grafeno del tipo utilizado en las tintas; las áreas rojas son más altas y las azules son más bajas.
Desde que se creó por primera vez en el laboratorio en 2004, el grafeno ha sido aclamado como un material maravilloso: las láminas bidimensionales de átomos de carbono son el material más fuerte jamás probado, y las propiedades eléctricas del grafeno lo convierten en un posible reemplazo del silicio en chips de computadora más rápidos. . Sin embargo, sintetizar grafeno prístino de la calidad necesaria para fabricar transistores sigue siendo un proceso minucioso que, hasta ahora, no se puede realizar a escala industrial, aunque los investigadores están trabajando en este problema.
Vorbeck Materials está haciendo lo que la empresa asesora científica Ilhan Aksay llama grafeno defectuoso en grandes cantidades. Aunque las propiedades eléctricas del grafeno no son lo suficientemente buenas para soportar transistores, sigue siendo fuerte y conductor.
Vorbeck Materials obtuvo la licencia de su método para hacer grafeno arrugado de Aksay, profesor de ingeniería química en la Universidad de Princeton. Vorbeck Materials dice que las tintas fabricadas con este grafeno arrugado son conductoras y lo suficientemente baratas como para competir con las tintas de plata y carbono que se utilizan actualmente en pantallas y antenas con etiquetas RFID. (Otra startup que trabaja en grafeno defectuoso, Energía de grafeno de Austin, TX, está utilizando una forma similar del material para fabricar electrodos para ultracondensadores).
El método de Aksay comienza oxidando el grafito con ácidos y luego separándolo en láminas delgadas como átomos. Luego, el grafito expandido se calienta rápidamente, creando gas de dióxido de carbono que acumula presión, obligando a las láminas de grafeno a separarse. Este proceso es común, dice Aksay, pero su grupo de investigación desarrolló métodos de monitoreo para mejorar el rendimiento y garantizar que las hojas de grafeno se separen por completo. Luego, las láminas se calientan para eliminar los grupos de oxígeno. La conductividad se acerca a la del grafeno prístino, pero las hojas están arrugadas para que no se vuelvan a apilar, dice Aksay. El polvo resultante puede agregarse a un solvente para hacer tintas o agregarse a polímeros para hacer compuestos como el caucho resistente para neumáticos.
La mayoría de las tintas conductoras del mercado están hechas de partículas de plata. Estas tintas se pueden imprimir utilizando técnicas económicas, pero las tintas en sí son caras. Se utiliza plata en lugar de metales más baratos porque es menos propensa a la oxidación. Las tintas plateadas son más conductoras que la tinta de grafeno de Vorbeck, dice el presidente de la compañía. John Lettow , pero también mucho más caro. También deben tratarse térmicamente después de su aplicación, lo que significa que no se pueden imprimir en polímeros y otros materiales sensibles al calor. La tinta de grafeno no requiere tratamiento térmico y es más conductora que otras alternativas a base de carbono a las tintas plateadas.
Las aplicaciones potenciales para las tintas, dice Lettow, incluyen antenas para etiquetas RFID baratas impresas en papel y contactos eléctricos para pantallas. Nick Colaneri, director de la Centro de visualización flexible en la Universidad Estatal de Arizona, dice que la conductividad de las tintas puede limitar su aplicación en pantallas a dispositivos de baja resolución.
Vorbeck Materials está en conversaciones con los fabricantes de productos electrónicos para desarrollar tintas según sus especificaciones. Lettow dice que la compañía comenzará a vender tintas de grafeno a finales de año.