Láminas de grafeno colocadas de forma aleatoria. Fuente: INCAR-CSIC.
El grupo de Materiales Compuestos del Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC) ha patentado una tecnología desarrollada en Asturias que permite obtener grafeno a partir de coque, un producto derivado del carbón y el petróleo. El procedimiento, que evita la fase de grafitización, permitiría reducir los costes de fabricación de un material que está revolucionando la tecnología actual.
“El método químico de producción de grafeno, a día de hoy, es el más adaptable a su explotación industrial, porque permite sintetizarlo con más facilidad y en mayores cantidades. Pero, para producirlo de esta forma, hasta ahora era necesario partir de grafito”, explica Rosa Menéndez, responsable del grupo de Materiales Compuestos del INCAR-CSIC y coordinadora del CSIC en Asturias, en la nota de prensa oficial, publicada por FICYT.
Por ello, el abaratamiento de los costes que implica esta tecnología, recién inscrita en el registro español de patentes, se debe a la eliminación de los costes asociados a adquirir o producir grafito, un proceso que conlleva un considerable gasto energético al requerir altas temperaturas.
En su lugar, los investigadores obtienen óxidos de grafeno y grafeno directamente a partir del coque, un derivado del carbón o el petróleo cuya síntesis requiere menos temperatura y está disponible a menores precios que el grafito: “Mientras que para obtener grafito es necesario alcanzar temperaturas de 2500 a 2800 ºC, el coque que utilizamos sólo requiere temperaturas en torno a 1000 ºC”, señala Rosa Menéndez.
“El método químico de producción de grafeno, a día de hoy, es el más adaptable a su explotación industrial, porque permite sintetizarlo con más facilidad y en mayores cantidades. Pero, para producirlo de esta forma, hasta ahora era necesario partir de grafito”, explica Rosa Menéndez, responsable del grupo de Materiales Compuestos del INCAR-CSIC y coordinadora del CSIC en Asturias, en la nota de prensa oficial, publicada por FICYT.
Por ello, el abaratamiento de los costes que implica esta tecnología, recién inscrita en el registro español de patentes, se debe a la eliminación de los costes asociados a adquirir o producir grafito, un proceso que conlleva un considerable gasto energético al requerir altas temperaturas.
En su lugar, los investigadores obtienen óxidos de grafeno y grafeno directamente a partir del coque, un derivado del carbón o el petróleo cuya síntesis requiere menos temperatura y está disponible a menores precios que el grafito: “Mientras que para obtener grafito es necesario alcanzar temperaturas de 2500 a 2800 ºC, el coque que utilizamos sólo requiere temperaturas en torno a 1000 ºC”, señala Rosa Menéndez.
Tres pasos, múltiples aplicaciones
El primer paso del método desarrollado por los investigadores del INCAR-CSIC consiste en someter el coque a un tratamiento oxidativo que permite obtener óxido de grafito, indica Rosa Menéndez. Una vez hecho esto, someten el óxido de grafito "a un procedimiento de exfoliación con el que conseguimos láminas aisladas de óxido de grafeno”.
Y por último, concluye la investigadora, someten el óxido "a un proceso de reducción térmica para eliminar los átomos de oxígeno que colgaban de la estructura y obtener así grafeno”.
Tal y como señalan los investigadores, las formas de grafeno que han obtenido utilizando esta tecnología presentan características estándar y similares a las obtenidas a partir de grafito, y tienen las mismas aplicaciones que el grafeno convencional.
Por eso, indica Rosa Menéndez, “del grafeno podemos decir como antaño, que se aprovecha todo, porque los óxidos que se obtienen como producto intermedio ya son un material de gran interés en sí mismos, con grandes posibilidades de utilización en química fína, catálisis y biomedicina”.
El primer paso del método desarrollado por los investigadores del INCAR-CSIC consiste en someter el coque a un tratamiento oxidativo que permite obtener óxido de grafito, indica Rosa Menéndez. Una vez hecho esto, someten el óxido de grafito "a un procedimiento de exfoliación con el que conseguimos láminas aisladas de óxido de grafeno”.
Y por último, concluye la investigadora, someten el óxido "a un proceso de reducción térmica para eliminar los átomos de oxígeno que colgaban de la estructura y obtener así grafeno”.
Tal y como señalan los investigadores, las formas de grafeno que han obtenido utilizando esta tecnología presentan características estándar y similares a las obtenidas a partir de grafito, y tienen las mismas aplicaciones que el grafeno convencional.
Por eso, indica Rosa Menéndez, “del grafeno podemos decir como antaño, que se aprovecha todo, porque los óxidos que se obtienen como producto intermedio ya son un material de gran interés en sí mismos, con grandes posibilidades de utilización en química fína, catálisis y biomedicina”.