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Nuevos métodos de producción de tintas de grafeno

Investigadores del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados (IMDEA) Nanociencia y de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) concluyen con éxito un proyecto de investigación contratado por Abengoa para explorar nuevos métodos de producción de tintas de grafeno. Los resultados de esta colaboración público-privada han permitido que se presente una solitud de patente europea conjunta. Madrid se encuentra a la cabeza en la investigación del grafeno y sus aplicaciones, un nuevo material que va a transformar la industria, lo que supone una gran oportunidad para las empresas madrileñas y españolas.


FUENTE | Instituto IMDEA Nanociencia - mi+d
17/02/2014
 
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La Comunidad de Madrid cuenta con científicos en la vanguardia de la investigación sobre las propiedades y aplicaciones del grafeno, un nuevo material que puede revolucionar la tecnología de manera radical y disruptiva. El grafeno es un increíble material bidimensional formado por una red de hexágonos de átomos de carbono con propiedades electrónicas, mecánicas y ópticas extraordinarias y que está llamado a revolucionar la industria tecnológica.

Un grupo de científicos de IMDEA Nanociencia y la Universidad Autónoma de Madrid han desarrollando en colaboración con la empresa Abengoa un nuevo método para crear tintas de grafeno que podría ser usada en una impresora comercial de inyección de tinta o bien aplicadas en espray sobre superficies diversas.

La Fundación IMDEA Nanociencia y la Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma de Madrid, ambas instituciones localizadas en el Campus de Excelencia Internacional de Cantoblanco, disponen de un avanzado y amplio programa de investigación científica en grafeno que goza de gran reconocimiento internacional y que desarrolla un intenso trabajo de investigación avanzada en ciencia y tecnología de superficies.

Abengoa es una compañía que forma parte del grupo empresarial multinacional Abengoa y que aplica soluciones tecnológicas innovadoras para el desarrollo sostenible en los sectores de energía y medioambiente. El modelo de crecimiento de Abengoa se basa en el liderazgo tecnológico y como parte de su estrategia de investigación y desarrollo a largo plazo colabora con universidades y centros de investigación.

Grafeno

Gracias a esta colaboración entre IMDEA Nanociencia, la UAM y Abengoa se están desarrollando tintas a base de grafeno que son conductoras, transparentes y tolerantes a la flexión. Tras un año de trabajo se han conseguido producir los primeros preparados de grafeno de alta calidad en suspensión o en polvo, basados en la exfoliación en fase líquida de grafito en mezclas de disolventes, que permitirán la producción masiva de suspensiones de este nuevo material bidimensional.

Este trabajo hace posible la deposición controlada de dichas suspensiones sobre grandes áreas para aplicaciones específicas con elevado valor añadido como podrían ser electrodos translucidos, tintas tecnológicas, membranas, circuitos impresos, etiquetados inteligentes, LEDs orgánicos, células fotovoltaicas orgánicas o antenas RFID, entre otras muchas aplicaciones. Así, por ejemplo, estas tintas pueden usarse para imprimir mediante chorro de tinta patrones de grafeno que podrían ser usados en la fabricación de electrodos conductores diseñados con un gran nivel de detalle.

Tinta

Aunque ya era posible imprimir circuitos con tintas de grafeno en impresoras especiales, estas son muy grandes y muy lentas y también suelen ser difíciles de manipular, porque las partículas que se utilizan en la tinta no son estables en los solventes de la misma, y tienden a oxidarse. También era posible cubrir superficies con disoluciones de grafeno, aunque estas resultaban bastante irregulares en sus propiedades y por tanto aún es pronto para aplicarlas de manera industrial.

Los trabajos experimentales se han desarrollado en las instalaciones de IMDEA Nanociencia y han sido llevadas a cabo por el equipo del doctor Félix Zamora, profesor de Química Inorgánica de la UAM e investigador asociado del Instituto, en colaboración estrecha con un grupo de investigadores de Abengoa y gracias a los mismos se ha desarrollado un método nuevo y especial para la obtención de la solución de grafeno que abre las puertas a la obtención de tinciones semitransparentes que podrían ser utilizadas para imprimir circuitos o esprayar superficies.

Esta colaboración ha conseguido obtener suspensiones estables de estructuras grafénicas de pocas láminas de espesor en disolventes tecnológicamente útiles y compatibles con el medio ambiente. Las láminas de grafeno que se obtienen con este nuevo método son químicamente puras y estructuralmente libres de defectos. El método de obtención, que está basado en la sonicación de mezclas heterogéneas de grafito y mezclas de disolvente, es escalable hasta poderse obtener en unas horas decenas de litros de suspensión que puede funcionar como tinta tecnológicamente avanzada. Así mismo, deposiciones de suspensiones pulverizadas sobre vidrios han dado lugar a superficies conductoras con un elevado grado de transparencia (15 kΩ/sq con más del 70% de transparencia), lo cual es prometedor en el área del diseño de electrodos transparentes. Las reducidas dimensiones laterales de las estructuras grafénicas hacen posible el uso de las tintas obtenidas en impresoras de alta resolución, por lo que actualmente se está trabajando en la puesta a punto de una metodología que permita imprimir circuitos electrónicos con las suspensiones de grafeno.

Gracias a los excelentes resultados iniciales obtenidos, las tres entidades han presentado una solicitud de patente europea cuya titularidad se ha acordado sea compartida. Este proyecto es un buen ejemplo de cómo la colaboración público-privada en investigación es capaz de producir resultados relevantes y estratégicamente importantes para las empresas.

La Comunidad de Madrid cuenta con algunas de las mejores universidades y centros de investigación que hay en Europa en investigación en grafeno y, gracias al apoyo de la Consejería de Educación, Juventud y Deporte a los grupos de investigación especializados en nanotecnología, está consiguiendo cotas de éxito que son relevantes para su tejido industrial y por tanto contribuyen a la generación de empleo y riqueza en Madrid.

El Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia es un centro de investigación internacional creado por la Comunidad de Madrid que tiene como objetivo posicionar a Madrid como una de las regiones europeas líderes en nanotecnología, un área tecnológica clave para el desarrollo económico. IMDEA Nanociencia cuenta con 6 programa de investigación avanzada orientados a las necesidades estratégicas de los sectores industriales más innovadores de la Comunidad de Madrid; dichos programas científico-técnicos son llevados a cabo por equipos multidisciplinares, reclutados en convocatorias globales y seleccionados por un Comité Científico Internacional. Gracias a este novedoso esquema de gestión, implantado por la Comunidad de Madrid, ha conseguido atraer a un destacado grupo de científicos expertos en nanotecnología. Además, colabora con la red de Universidades Públicas de Madrid y con otros organismos de investigación, facilitando que miembros de estas instituciones se asocien a los grupos de investigación de IMDEA Nanociencia y utilicen sus laboratorios e infraestructuras.





   Enlaces de interés
 
IMDEA Nanociencia
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