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Increíble óxido de grafito: ¿por qué puede transformarse en un material resistente similar al papel?
El óxido de grafito (GO) es un compuesto compuesto de carbono, oxígeno e hidrógeno en proporciones variables. Generalmente se prepara tratando el grafito con oxidantes y ácidos fuertes. Este material es particularmente llamativo porque conserva la estructura en capas del grafito pero también tiene un gran espacio irregular, lo que lo hace potencialmente valioso en múltiples aplicaciones.
El producto de oxidación máxima del óxido de grafito es un sólido amarillo con una proporción de carbono a oxígeno entre 2,1 y 2,9.
El óxido de grafito fue preparado por primera vez en 1859 por Benjamin C. Brodie, un químico de la Universidad de Oxford, en un proceso que implicaba mezclar grafito con ácido nítrico y ácido clorhídrico potásico. Posteriormente, en 1957, Hamers y Overman desarrollaron un método Hamers más seguro, rápido y eficiente, que no sólo mejoró el proceso de síntesis, sino que también aumentó considerablemente el rendimiento.
A medida que la aplicación del óxido de grafito se expande gradualmente, los investigadores tienen una comprensión más profunda de su estructura y propiedades. El óxido de grafito tiene aproximadamente el doble de espacio entre capas que el grafito (aproximadamente 0,7 nanómetros), lo que significa que tiene un mayor potencial para configurarse en nuevos materiales. Las investigaciones muestran que diferentes métodos de síntesis conducen a diferentes tipos de óxidos de grafito, cuyas propiedades dependen del grado de oxidación.
El óxido de grafito recién obtenido exhibe una fuerte humectabilidad y es capaz de absorber agua, aumentando así significativamente el espacio entre capas.
Propiedades y aplicaciones del óxido de grafito
El óxido de grafito tiene una excelente humectabilidad y puede recuperarse por completo cuando se sumerge en una variedad de solventes polares, lo que lo convierte en una ventaja irremplazable en la preparación de materiales de membrana y materiales compuestos. Especialmente dentro de la comunidad de tratamiento de agua, el óxido de grafito se considera una solución prometedora.
Las investigaciones muestran que las membranas de óxido de grafito pueden filtrar eficazmente las moléculas de agua y al mismo tiempo bloquear algunos iones más grandes.
Por ejemplo, Lockheed Martin ha anunciado su innovadora tecnología de filtración, Perforene, afirmando que el filtro es 500 veces más delgado y 1000 veces más fuerte que los mejores filtros lanzados actualmente, lo que reduce en gran medida el riesgo de reducción del consumo de energía por ósmosis inversa.
Además del tratamiento del agua, el óxido de grafito también muestra potencial en la creación de materiales ópticamente no lineales. Su capacidad para regular las propiedades ópticas lo convierte en un gran valor de aplicación en los campos de aplicaciones láser y comunicaciones ópticas. Los investigadores observaron que variando el contenido de oxígeno se pueden ajustar con precisión las propiedades electrónicas y ópticas del óxido de grafito.
Cómo hacer materiales resistentes parecidos al papel
El óxido de grafito se puede valorar mediante un proceso de dispersión simple, que se puede utilizar como un material resistente similar al papel. El óxido de grafito altamente disperso se adsorbe en un medio a base de agua y luego se deshidrata, lo que finalmente da como resultado un papel de óxido de grafito con una resistencia asombrosa. Este material no sólo puede sustituir el uso del papel tradicional, sino que también puede utilizarse en una variedad de aplicaciones industriales, mostrando buenas propiedades renovables.
Muchos estudios han demostrado que el papel de óxido de grafito es superior a muchos materiales tradicionales en términos de resistencia y flexibilidad.
En resumen, el potencial del óxido de grafito surge de sus propiedades físicas y químicas únicas, lo que muestra sus extraordinarias perspectivas de aplicación, ya sea en el tratamiento de agua o en la exploración de la ciencia de materiales. Entonces, dado que el óxido de grafito se usa tan ampliamente, ¿cómo cambiará el uso y las necesidades futuras de nuestros materiales?
