28.07.2020 - Curtin University

La coincidencia amplía las posibilidades de producción de grafito

La nueva técnica no requiere los típicos catalizadores metálicos o materias primas especiales para convertir el carbono en grafito cristalino

Los investigadores de la Universidad de Curtin han descubierto inesperadamente una nueva forma de fabricar grafito cristalino, un material esencial utilizado en la fabricación de baterías de iones de litio.

Descrito en un artículo de investigación publicado en Nature's Communications Materials, la nueva técnica no requiere los típicos catalizadores metálicos o materias primas especiales para convertir el carbono en grafito cristalino. Curiosamente, fue descubierto por un estudiante de investigación en un laboratorio, utilizando un Espectrómetro de Absorción Atómica (AAS) - un equipo, inventado en Australia en la década de 1950 y desarrollado para analizar la composición de los líquidos.

El estudiante maestro detrás del descubrimiento, el Sr. Jason Fogg, dijo que aunque la ciencia exacta detrás de por qué funciona esta nueva técnica aún está por confirmarse, cree que se relaciona con la forma específica en que el AAS calienta las muestras a través de pulsos cortos y rápidos.

"Utilizamos un horno especial que puede calentar la muestra a 3000 grados Celsius en segundos, algo que la mayoría de los hornos no pueden lograr", dijo el Sr. Fogg.

"Para poner la temperatura en perspectiva, 3000 grados centígrados es igual a la mitad de la temperatura de la superficie del Sol."

La Dra. Irene Suárez-Martínez, de la Escuela de Ingeniería Eléctrica, Informática y Ciencias Matemáticas de Curtin, dijo que aunque el grafito es la forma más estable de carbono, la mayoría de los materiales de carbono se niegan obstinadamente a convertirse en grafito, por lo que se sorprendió mucho al conocer los resultados del Sr. Fogg.

"Cuando me dijo que había creado un grafito cristalino perfecto a partir de un conocido material de carbono no grafitizante, no podía creerlo, estaba absolutamente sorprendido por los resultados. Sólo cuando repetimos los resultados tres veces me convencí", dijo el Dr. Suárez-Martínez.

El resultado más sorprendente fue el del polímero cloruro de polivinilideno (PVDC), que el Dr. Suárez-Martínez describió como un "ejemplo de libro de texto" de un material muy resistente.

A medida que aumenta la demanda mundial de baterías de iones de litio, los científicos esperan que la demanda comercial de grafito cristalino también aumente, y este equipo de investigación está ahora decidido a trabajar en los detalles precisos de por qué este método especial de calentamiento por pulsos fue tan efectivo.

"Nuestra hipótesis es que el oxígeno atmosférico empapa la estructura entre los pulsos, y el rápido calentamiento en los siguientes pulsos quema las estructuras que normalmente impedirían la formación de grafito", dijo el Dr. Suárez-Martínez.

"También estamos interesados en ver si otros carbones complejos también se transforman. ¿Podría este método ser capaz de convertir el material de carbono orgánico, como los residuos de alimentos, en grafito cristalino?

"En este momento sólo somos capaces de crear cantidades muy pequeñas de grafito cristalino, por lo que estamos lejos de poder reproducir este proceso a nivel comercial. Pero planeamos explorar nuestro método e hipótesis más a fondo".

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