Comparación de imágenes de microscopio electrónico de transmisión de barrido de GO y GO sin poros (Pf-GO). Se observaron numerosos poros en GO (indicados por flechas blancas). Por el contrario, no se observaron poros en Pf-GO, incluso con gran aumento. Crédito: Universidad de Kumamoto
El equipo de investigación de la Universidad de Kumamoto, dirigido por el profesor adjunto Kazuto Hatakeyama y el profesor Shintaro Ida del Instituto de Nanomateriales Industriales, ha anunciado un avance revolucionario en películas de barrera de iones de hidrógeno utilizando óxido de grafeno (GO) que carece de poros internos. Este enfoque innovador, publicado en Pequeñopromete avances significativos en recubrimientos protectores para diversas aplicaciones.
En su estudio, el equipo de investigación sintetizó y desarrolló con éxito una película delgada a partir de una nueva forma de óxido de grafeno que no contiene poros. Tradicionalmente, el GO se ha conocido por su alta conductividad iónica, lo que dificultaba su uso como barrera iónica. Sin embargo, al eliminar los poros internos, el equipo creó un material con propiedades de barrera de iones de hidrógeno drásticamente mejoradas.
La nueva película de óxido de grafeno presenta un rendimiento de barrera de iones de hidrógeno hasta 100.000 veces mejor en comparación con las películas GO convencionales, como lo demuestran los resultados de conductividad de protones fuera del plano de la espectroscopia de impedancia de CA. Este avance se confirmó además en experimentos en los que el revestimiento de óxido de grafeno no poroso protegió eficazmente la lámina de litio de las gotas de agua, evitando cualquier reacción entre el litio y el agua.
El estudio también confirmó que los iones de hidrógeno se mueven a través de los poros del GO convencional, lo que destaca la importancia de eliminar estos poros para mejorar las capacidades de barrera. Este avance abre las puertas a nuevas aplicaciones en recubrimientos protectores, prevención de la oxidación e infraestructura de hidrógeno.
Esta investigación marca un avance significativo en la ciencia de los materiales y podría allanar el camino para recubrimientos de próxima generación con propiedades protectoras mejoradas.
«En el futuro, planeamos aprovechar el rendimiento de la barrera de iones de hidrógeno para aplicaciones prácticas, al mismo tiempo que abordamos los desafíos que plantean los ‘poros’ en la estructura de GO para desbloquear funcionalidades adicionales», explicó el profesor asistente Hatakeyama al describir los próximos pasos en su investigación.
Más información:
Tatsuki Tsugawa et al, Propiedad anómala de bloqueo de protones de la membrana de óxido de grafeno sin poros, Pequeño (2024). Documento de la investigación: 10.1002/smll.202400707
Citación:Los investigadores desarrollan películas de barrera de protones utilizando óxido de grafeno sin poros (2024, 12 de septiembre) recuperado el 12 de septiembre de 2024 de https://phys.org/news/2024-09-proton-barrier-pore-free-graphene.html
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