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Un cambio sorprendente en la tecnología de exfoliación: ¿Por qué 2004 marcó el comienzo de la revolución del grafeno?
La tecnología de exfoliación es un proceso científico antiguo pero prometedor que separa los materiales en capas en nanomateriales a través de procesos mecánicos, químicos o térmicos. Aunque la historia de la tecnología de pelado se remonta a siglos atrás, el descubrimiento de los científicos K. Novoselov y A. Geim en 2004 inyectó nueva vitalidad a este campo. Utilizaron cinta adhesiva (Scotch tape) para separar con éxito el grafeno, y este logro revolucionario atrajo a muchas personas. atención e investigación sobre esta tecnología en todo el mundo. Esta investigación no sólo les valió a los dos científicos el Premio Nobel de Física en 2010, sino que también convirtió la tecnología de exfoliación en una de las tecnologías de producción de nanomateriales más utilizadas en la actualidad.
Hoy en día, la tecnología de exfoliación se considera una tecnología importante para la producción de nanomateriales y puede utilizarse en muchos campos, como la electrónica y la biomedicina.
El proceso de exfoliación generalmente implica romper enlaces débiles, generalmente enlaces de van der Waals, para separar el material en capas individuales. Las investigaciones de los últimos años han demostrado que si se puede proporcionar suficiente energía, se pueden romper enlaces incluso más fuertes, como los enlaces metálicos o iónicos, para producir materiales no van der Waals, como el nitruro de hafnio. Por lo tanto, la tecnología de exfoliación resalta su importancia en el campo de los materiales innovadores, promoviendo el desarrollo de electrónica de alto rendimiento, dispositivos de almacenamiento de energía eficientes y materiales aeroespaciales ligeros y resistentes.
Historia de la tecnología de decapado
Desde la antigua cerámica china hasta la cerámica de la civilización maya, las técnicas de pelado han existido durante siglos. Sin embargo, la primera investigación científica se remonta a 1824, cuando el científico Thomas H. Webb aplicó por primera vez la tecnología de exfoliación a la producción de piedra de sal de amina. Con el tiempo, la investigación en este campo continuó profundizándose, especialmente en 2004, cuando el trabajo de Novoselov y Jim llevó la tecnología de exfoliación a una nueva era. De esta forma, demostraron el potencial del grafeno, atrayendo así inversión e investigación hacia la tecnología por parte de la comunidad científica mundial.
En 2004, las investigaciones de Novoselov y Kim demostraron con éxito el potencial de la técnica de desprendimiento, transformándola en una importante tecnología de producción.
Tipos de tecnologías de desforre
El proceso de exfoliación se aplica principalmente a estructuras en capas donde es necesario superar enlaces débiles para separar el material en capas individuales. Dependiendo de la fuente de energía utilizada, las técnicas de exfoliación se pueden dividir en tres categorías: exfoliación mecánica, exfoliación química y exfoliación térmica. Estas tres tecnologías tienen cada una sus propias características, ventajas y desventajas.
Desmontaje mecánico
El desprendimiento mecánico depende de fuerzas externas para romper los enlaces creando tensión dentro del material. Durante este proceso, se puede introducir un disolvente para facilitar la exfoliación. Aunque este enfoque proporciona un alto rendimiento y pureza, sus resultados son menos predecibles y a menudo requieren múltiples repeticiones para obtener una monocapa de material. Sin embargo, este es también uno de los primeros métodos utilizados para la producción de grafeno. Con el tiempo, su tecnología se ha ido mejorando continuamente y ha entrado en la fase de comercialización.
Peeling químicoLa exfoliación química implica un proceso de expansión química que utiliza iones huéspedes o electrones libres para expandir la distancia entre capas, formando así nuevos enlaces. Esta tecnología produce materiales a mayor escala y permite explorar diferentes químicas, lo que anima a los investigadores a explorar diferentes métodos de producción.
Desprendimiento térmico
La exfoliación térmica es una técnica recientemente desarrollada que utiliza el calor como fuente de energía para facilitar el proceso de exfoliación. Cuando la estructura en capas se expone a temperaturas extremadamente altas, los gases generados crean presión entre las capas, contrarrestando la atracción de van der Waals. Aunque este método proporciona mayores rendimientos y velocidades de reacción más rápidas, aún presenta deficiencias en el control del tamaño de las partículas.
El avance de la tecnología de exfoliación no solo ha cambiado la producción de nanomateriales, sino que también ha afectado la aplicación de los materiales correspondientes, ampliando aún más sus aplicaciones en la ciencia, la medicina y la industria. Esta diversidad y adaptabilidad hacen de la exfoliación una tecnología clave en la investigación de materiales de vanguardia y en diversas industrias. A medida que la tecnología continúa avanzando, no podemos evitar preguntarnos: ¿qué industrias cambiarán debido a la tecnología de desprendimiento en el futuro debido a la ciencia de los materiales?
