La impresión 3D marcó el comienzo del súper material "grafeno"

El grafeno tiene una conductividad y una conductividad térmicas extraordinarias. Desde que se fabricó con éxito por primera vez en 2004, ha sido favorecido por la comunidad científica y tecnológica como un nuevo material subversivo. Por sus excelentes características, mucha gente piensa que el siglo XXI se convertirá en la "era del grafeno".

El académico de la Academia de Ciencias de China e investigador del Instituto de Metales de la Academia de Ciencias de China, Cheng Huiming, cree que el grafeno tiene una alta conductividad y una estructura química muy estable. Es un material de electrodo ideal para baterías móviles y fuentes de energía. Se puede combinar además con componentes electrónicos y equipos electrónicos para aumentar la tasa de almacenamiento de energía de otros equipos de almacenamiento de energía.

Otra maravilla del grafeno es que es de "ósmosis cero": no se pueden penetrar todos los gases y líquidos. Tiene la capacidad de "insertar la aguja y verter el agua". Por ejemplo, recubrir el casco con grafeno, iones de metales pesados en agua de mar, etc., no puede penetrar esta película para corroer el casco.

Hay más en la sorpresa. El grafeno es altamente adsorbente y los científicos están estudiando su uso como dispositivo de filtración para desalinización y tratamiento de aguas residuales. Es casi completamente transparente y tiene una muy buena permeabilidad a la luz y es adecuado como materia prima para productos electrónicos transparentes.

Cuando el grafeno se encuentra con la impresión 3D

Aunque la mayoría de las impresoras 3D de escritorio se limitan actualmente a cables de plástico, muchos expertos en fabricación creen que una mayor parte del potencial creativo de la tecnología de impresión 3D reside en una gama más amplia de otros materiales y características de aplicación, como los materiales de grafeno que estamos discutiendo ahora.

El 9 de febrero de 2016, científicos del Laboratorio Nacional LawrenceLivermore (LLNL) y la Universidad de California, Santa Cruz, anunciaron que utilizaron gel de grafeno ultraligero en 3D para imprimir supercondensadores por primera vez. Esto abre la puerta para que los diseñadores de productos utilicen sistemas eficientes de almacenamiento de energía para teléfonos inteligentes, dispositivos portátiles, dispositivos implantables, automóviles eléctricos y sensores inalámbricos con mayor libertad y sin restricciones de diseño.

Se entiende que el equipo de investigación de LLNL utilizó un proceso de impresión 3D llamado escritura con tinta directa (escritura con tinta directa) y el diseño propio del laboratorio de tinta compuesta de óxido de grafeno para imprimir microestructuras, creando supercondensadores que pueden retener energía. Es de 10 a 100 veces más delgado que la capacitancia similar que se fabrica actualmente con electrodos.

Este "alambre" de grafeno puede imprimir microestructuras exprimiendo el primer 3D. Una vez que el objeto de grafeno se imprime en una estructura específica, el objeto de grafeno debe calentarse para asegurarse de que tenga todas las propiedades del grafeno. Después de eso, estos objetos impresos en 3D se pueden usar para varios procesos y aún mantienen sus propiedades de grafeno.

El 28 de enero de 2016 se publicaron los resultados en la revista NanoLetters. Esta tecnología rompe las limitaciones de la fabricación 2D y la utiliza para crear una variedad de estructuras 3D complejas. Esta tecnología nos permite dejar un pequeño espacio en el teléfono inteligente para el sistema de almacenamiento de energía. El supercondensador se carga muy rápido y, en teoría, solo tarda unos minutos o segundos en completar la carga completa.

Otro evento digno de mención sobre la combinación de la tecnología de impresión 3D y el grafeno es que el 23 de noviembre de 2015, la conocida empresa de materiales de impresión 3D Graphen3DLab anunció al mundo exterior a través de su sitio web de comercio electrónico el lanzamiento de un nuevo material de impresión 3D GraphenFlex Foam (espuma flexible de grafeno).

GrapheneFlexFoam es una espuma de grafeno flexible independiente de múltiples capas que combina compuestos elásticos conductores con espumas de grafeno ultraligeras. Esta espuma es en realidad una deposición química de vapor (CVD) tridimensional altamente conductora que se combina con materiales compuestos y, por lo tanto, posee múltiples propiedades excelentes del grafeno. Como una espuma suave, el material tiene una estructura porosa, reconfigurable y de peso ligero, y es fácil de usar y manipular.

GrapheneFlexFoam es un material básico de alta calidad en la fabricación de electrodos de baterías de iones. Es muy adecuado para usar productos electrónicos porque los dispositivos electrónicos, sensores y cables tienen una gran necesidad de este material portátil flexible.

El futuro es bueno, "ENE" parece infinito

Como material de carbono altamente técnico, el grafeno puede traer una revolución en las pantallas táctiles, semiconductores, energía fotovoltaica, baterías de litio, dispositivos ópticos, aviación, ingeniería militar, LED, láseres y otros campos. Sin embargo, el grafeno aún no está industrializado debido a los altos precios. Algunos analistas creen que una vez que se industrializa el grafeno, su valor de producción es de al menos más de un billón. Si la investigación, el desarrollo y la aplicación van bien, pronto tendremos que utilizar este material todo el tiempo.

En la actualidad, la industria del grafeno está incluida en el diseño estratégico nacional. "Made in China 2025" seleccionó 10 ventajas importantes e industrias estratégicas para lograr avances clave. En la primera área clave de la hoja de ruta tecnológica, los materiales de grafeno se convirtieron en una de las cuatro áreas principales de materiales de frontera. Además, los vehículos de nueva energía del "13º Plan Quinquenal" son proyectos clave, y el grafeno y otros materiales nuevos también se enumeran como áreas clave de desarrollo.

La industria cree que con el grafeno, los seres humanos pueden desarrollar soluciones energéticas de próxima generación, como células solares o baterías de teléfonos móviles, que pueden cargarse por completo en minutos. Algunos incluso especulan que los nuevos ultracondensadores de impresión 3D podrían usarse en el futuro para crear productos electrónicos únicos que actualmente son difíciles de fabricar o incluso imposibles de implementar de otras formas, como teléfonos inteligentes totalmente personalizados o dispositivos plegables. Su rendimiento también alcanzará un nivel sin precedentes.

No solo en los sistemas de almacenamiento de energía, el grafeno tiene ventajas únicas en la detección de toxinas alimentarias, contaminación ambiental, virus y bacterias específicos, por ejemplo, unir óxido de grafeno a estructuras similares a proteínas de toxinas específicas produce una señal mejorada. Para detectar toxinas mediante sensores de alta sensibilidad, la capacidad de detección es 10 veces mayor que la de los sensores ordinarios. Además, el grafeno también se puede utilizar en aplicaciones biomédicas como la administración de fármacos, el tratamiento del cáncer y la biodetección. El grafeno tiene muchas propiedades únicas, como una mayor superficie, biocompatibilidad y estabilidad química, lo que hace que el grafeno tenga un gran potencial de investigación y sea muy esperado.

Los nuevos materiales de grafeno se utilizan ampliamente, especialmente los materiales de estructura metálica reforzada con grafeno tienen un valor de aplicación muy alto en la próxima generación de desarrollo de aeronaves, fabricación de componentes de alta temperatura de motores aeroespaciales y desarrollo futuro de aeronaves de alta velocidad. En la actualidad, se ha seleccionado una gran cantidad de aleaciones de aluminio que contienen materiales de grafeno para estructuras como el fuselaje y las alas de los aviones C919 y B777, que ayudarán a reducir aún más el peso de la estructura del fuselaje, aumentar su vida útil y reducir significativamente los costos de fabricación. .

Según las fuentes, la española Graphenano y su socio chino Zhengtai también introdujeron recientemente baterías de polímero de grafeno. Se dice que las baterías permiten que los vehículos eléctricos viajen 800 kilómetros seguidos y se carguen en minutos. Las baterías también se pueden utilizar para uso doméstico. Industria del automóvil, incluso bicicletas, drones, marcapasos, etc. La compañía espera que las células estén prototipadas a mediados de 2016 y estén operativas a finales de año.

Además de todo esto, la abrumadora cobertura mediática nos da la impresión de que el grafeno ha cambiado todos los aspectos de nuestras vidas: por ejemplo, producir membranas impermeables para solucionar el problema global de escasez de agua; Reemplazar el silicio en los productos electrónicos actuales proporciona un rendimiento más sólido en volúmenes más pequeños.

Demasiado bombo es un dolor.

Además de ser incomible, incomible y resistente al calor, el grafeno parece ser omnipotente. En el pasado, conocimos ropa interior de grafeno minorista y protección de cintura de grafeno en la exposición, lo que casi reduce la imagen del grafeno. En China, la gente ya puede comprar una variedad de productos de grafeno. La nueva empresa que cotiza en bolsa, Shengquan Group, ya lanzó al mercado calcetines y ropa interior de grafeno. La compañía afirma que agregó al producto la fibra de "calentamiento interno" de grafeno de biomasa. Esta es una nueva fibra compuesta multifuncional inteligente con características como la activación de las células inmunes, la protección de los rayos ultravioleta, la mejora de la microcirculación, la inhibición antibacteriana y el calentamiento y el Yang. También puede desodorizar.

En la actualidad, el mercado nacional del grafeno está muy "caliente", pero detrás del "caliente" también debería verse insuficiente, algunas empresas utilizan directamente el grafeno como truco publicitario y de ventas. Demasiados conceptos de aplicaciones de grafeno salteados ahora, ya sea para tomar prestado grafeno para aumentar las existencias o para usar conceptos de grafeno para presumir de sus productos, no son realmente grafeno científico.

Desde el punto de vista de la aplicación, el grafeno todavía se encuentra en la etapa de narración. Solo se puede decir que el grado de desarrollo está en línea con las expectativas, y en China, la combinación de producción e investigación es incluso menor de lo esperado. Wangzhihua, profesor de la Universidad de Tsinghua, declaró en público: "El grafeno se utiliza en la industria de los circuitos integrados (circuitos integrados) y es una charla vacía durante cinco años". Sabes, la especulación excesiva es en realidad una especie de daño.

Muchos investigadores señalaron que el grafeno, como nuevo material, realmente salió al mercado y el proceso fue "perspectivas brillantes y giros y vueltas". El primero se limita a la producción de material. Para comercializar el grafeno, es necesario producir productos de grafeno de alta calidad y bajo costo. Sin embargo, producir este grafeno no es fácil. Todavía hay muchos desafíos técnicos que no pueden superarse mediante la producción en masa y la producción a gran escala.

En la actualidad, el desarrollo de la industria del grafeno en China todavía tiene problemas como los altos costos de producción, la calidad del producto que debe mejorarse y la interacción ascendente y descendente insuficiente. La industria del grafeno carece de un estándar nacional unificado, un estándar industrial y un estándar empresarial. No existe un consenso científico sobre la calidad, el proceso de preparación, el equipo de prueba y los métodos del grafeno. El camino a seguir para la industria china del grafeno requiere no solo orientación nacional, sino también suficiente tiempo y paciencia.

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