Descubren novedoso grafeno repelente al agua

Albert Dato en el Laboratorio de Harvey Mudd College. Foto: Harvey Mudd College.

El año pasado, los estudiantes Weston Miller y Makenna Parkinson del Laboratorio de Energía y Nanomateriales, de Harvey Mudd College (California, Estados Unidos), estaban trabajando en un proyecto que involucraba el uso de grafeno para separar el aceite del agua, cuando “descubrieron que las gotas de agua que caían sobre nuestro polvo de grafeno se deslizaban y rebotaban fácilmente”, explicó su profesor de ingeniería Albert Dato, quien dirige el Laboratorio. “Fue un resultado completamente inesperado ya que ni siquiera estábamos investigando el fenómeno llamado superhidrofobicidad”.

Sorprendidos por el hallazgo, decidieron usar los fondos del proyecto para comprar un instrumento y medir el ángulo de contacto del agua sobre los materiales, cosa que hicieron “tanto en hojas de loto como en nuestro grafeno y descubrieron que eran casi idénticos”, detalló Dato. Una serie de experimentos posteriores mostró que “las gotas de agua se deslizaban desde las hojas de loto y desde nuestro grafeno en ángulos muy bajos, lo que se conoce como Efecto Loto”.

Aunque el equipo no tenía experiencia en materiales repelentes al agua, se puso a estudiar el tema y descubrió que “lograr la repelencia al agua de las hojas de loto utilizando materiales artificiales es un desafío que requiere recursos y tiempo considerables. Los estudiantes y yo aprendimos que el grafeno creado por métodos distintos a los nuestros solo podía lograr lo que estábamos observando en el laboratorio si los materiales se modificaban significativamente”.

Miller y Parkinson descubrieron que el grafeno que ellos producen puede repeler el agua inmediatamente después de su creación. El grafeno que se cultiva mediante otros métodos no lograr esa repelencia al agua sin una modificación química considerable, y lo mismo sucedía con el grafeno que se hace a partir de grafito exfoliante. “Nuestro método para fabricar grafeno es sostenible y produce subproductos útiles que pueden recolectarse y utilizarse en otras aplicaciones”, señaló Dato; “por el contrario, la creación de grafeno por otros métodos requiere una cantidad significativa de energía y recursos, y la modificación química puede producir desechos peligrosos que son dañinos para el medio ambiente”.

El equipo decidió averiguar qué ocurre si recubren otros materiales (metales, silicio, cinta adhesiva) con su grafeno. Miller y Parkinson demostraron que las superficies humectables arbitrarias se volvieron no humectables al cubrirlas con su grafeno. “Decidimos informar sobre nuestro descubrimiento a una audiencia lo más amplia posible”, dice Dato al hacer referencia a los textos que publicaron en ACS Materials Letters y en Chemical & Engineering News.

“Una de las cosas en las que nos estamos enfocando es en crear recubrimientos superhidrofóbicos robustos. También estamos analizando otros nanomateriales de carbono, ya que ahora hemos establecido procedimientos y contamos con el equipo necesario para mediciones de ángulo de contacto, mediciones de ángulo de caída y estudios de impacto de gotas”, comentó Parkinson.

Para Dato, se trata de un momento emocionante porque “se desean superficies altamente repelentes al agua en numerosas aplicaciones, como alas de aviones que resisten la formación de hielo en climas fríos, barcos que pueden resistir la corrosión y tienen bajas fuerzas de arrastre e incluso dispositivos biomédicos que pueden tener pequeños canales que puede transportar fluidos con un mínimo esfuerzo. El grafeno producido en nuestro laboratorio puede hacer realidad estas aplicaciones”.

Con información de Harvey Mudd College.