El óxido de grafeno ha sido aclamado como un verdadero material maravilloso; cuando se incorpora a la espuma de nanocelulosa, la sustancia creada en el laboratorio es ligera, fuerte y flexible, conduce calor y electricidad de forma rápida y eficiente.
Ahora, un equipo de ingenieros de la Universidad de Washington en St. Louis ha encontrado una manera de usar láminas de óxido de grafeno para transformar el agua sucia en agua potable, y podría cambiar las reglas del juego a nivel mundial.
"Esperamos que en los países donde hay mucha luz solar, como India, pueda tomar un poco de agua sucia, evaporarla con nuestro material y recolectar agua fresca", dijo Srikanth Singamaneni, profesor asociado de ingeniería mecánicay ciencia de materiales en la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas.
El nuevo enfoque combina celulosa producida por bacterias y óxido de grafeno para formar una bioespuma de dos capas. Un documento que detalla la investigación está disponible en línea en Materiales avanzados .
"El proceso es extremadamente simple", dijo Singamaneni. "La belleza es que la red de fibra de celulosa a nanoescala producida por bacterias tiene una excelente capacidad para mover el agua desde la masa a la superficie evaporativa mientras minimiza el calor que baja, y todose produce de una vez
"El diseño del material es novedoso aquí", dijo Singamaneni. "Tienes una estructura de dos capas con nanocelulosa llena de óxido de grafeno absorbente de luz en la parte superior y nanocelulosa prístina en la parte inferior. Cuando suspendes todo esto en el agua, el agua puede alcanzar la superficie superior donde ocurre la evaporación.
"La luz se irradia por encima y se convierte en calor debido al óxido de grafeno, pero la disipación de calor hacia el agua a granel debajo se minimiza por la capa prístina de nanocelulosa. Usted no quiere desperdiciar el calor; usteddesea limitar el calor a la capa superior donde está ocurriendo la evaporación ".
La celulosa en la parte inferior de la bioespuma de dos capas actúa como una esponja, arrastrando agua hacia el óxido de grafeno donde se produce la evaporación rápida. El agua dulce resultante se puede recoger fácilmente desde la parte superior de la lámina.
El proceso en el que se forma realmente la bioespuma de dos capas también es novedoso. De la misma manera que una ostra hace una perla, la bacteria forma capas de fibras de nanocelulosa en las que se incrustan las escamas de óxido de grafeno.
"Mientras cultivamos las bacterias para la celulosa, agregamos las escamas de óxido de grafeno en el medio mismo", dijo Qisheng Jiang, autor principal del artículo y estudiante graduado en el laboratorio Singamaneni.
"El óxido de grafeno se incrusta a medida que la bacteria produce la celulosa. En cierto punto del proceso, nos detenemos, retiramos el medio con el óxido de grafeno y reintroducemos medio fresco. Eso produce la siguiente capa de nuestra espuma. La interfaz esmuy fuerte; mecánicamente, es bastante robusto "
El nuevo biofoam también es extremadamente ligero y económico de fabricar, lo que lo convierte en una herramienta viable para la purificación y desalación del agua.
"La celulosa se puede producir a gran escala", dijo Singamaneni, "y el óxido de grafeno es extremadamente barato: la gente puede producir toneladas, realmente toneladas de él. Ambos materiales que entran en esto son altamente escalables. Así que uno puede imaginar hacerenormes láminas de bioespuma "
"Las propiedades de este material de espuma que sintetizamos tienen características que mejoran la recolección de energía solar. Por lo tanto, es más eficaz en la limpieza del agua", dijo Pratim Biswas, profesor de Lucy y Stanley Lopata y presidente del Departamento de Energía,Ingeniería Ambiental y Química.
"El proceso de síntesis también permite la adición de otros materiales nanoestructurados a la espuma que aumentará la tasa de destrucción de las bacterias y otros contaminantes, y hará que sea seguro para beber. También exploraremos otras aplicaciones para estas nuevas estructuras".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Washington en St. Louis . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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