- Los investigadores están creando un tipo de carbono con una superficie increíble
- Esto puede permitir que el material capture más material, incluidos diferentes productos químicos.
- Los hipergoles se utilizan ampliamente en la propulsión a chorro.
Investigadores de la Universidad de Cornell han desarrollado un material de carbono nanoporoso con la mayor superficie jamás reportada.
El avance utiliza una reacción química similar a la ignición del combustible para cohetes y podría usarse para mejorar las tecnologías de captura de dióxido de carbono y almacenamiento de energía, lo que podría hacer avanzar la próxima generación de baterías.
Aumentar la porosidad del carbono es clave para mejorar su rendimiento en aplicaciones como la adsorción de contaminantes (donde los contaminantes se adhieren a la superficie del material) y el almacenamiento de energía. El nuevo material tiene una superficie de 4.800 metros cuadrados por gramo, equivalente al tamaño de un campo de fútbol americano o de 11 canchas de baloncesto condensadas en una cucharadita.
Un futuro brillante para las baterías
“Tener más superficie por masa es muy importante, pero se puede llegar a un punto en el que no quede materia. Es sólo aire”, dijo el autor principal Emmanuel Gianlis del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de Cornell Engineering. “Así que el desafío es cuánta de esa porosidad se puede introducir y aún así quedar estructura, junto con suficiente rendimiento para hacer algo práctico con ella”.
Gianlis colaboró con el investigador postdoctoral Nikolaos Chalampas, quien adaptó reacciones hiperbólicas (reacciones químicas de alta energía típicamente utilizadas en la propulsión de cohetes) para sintetizar este carbono.
Chalmpes explicó que al perfeccionar el proceso, pudieron lograr una porosidad extremadamente alta. Anteriormente, estas reacciones se utilizaban exclusivamente en aplicaciones aeroespaciales, pero su naturaleza rápida e intensa resultó ideal para crear nuevas nanoestructuras.
El proceso, detallado en ACS NanoComienza con sacarosa y un material molde, que guía la formación de la estructura de carbono. Cuando se combina con sustancias químicas específicas, la reacción hipergólica produce tubos de carbono que contienen anillos moleculares de cinco miembros altamente reactivos. El tratamiento posterior con hidróxido de potasio elimina las estructuras menos estables, dejando una red de poros microscópicos.
el dicen los investigadores El material adsorbe dióxido de carbono casi dos veces más eficientemente que el carbón activado convencional, alcanzando el 99% de su capacidad total en menos de dos minutos. También demostró una densidad de energía volumétrica de 60 vatios-hora por litro, cuatro veces la de las alternativas comerciales. Esto lo hace particularmente prometedor para baterías y celdas de energía pequeñas, donde el almacenamiento eficiente de energía en espacios compactos es fundamental, y abre vías para el diseño de electrocatalizadores y aleaciones de nanopartículas.
