Química e impresión 3D, ¿cómo crear estructuras de carbono más resistentes?
Un equipo de investigación de la Universidad Central de Florida (UCF), acompañado por el Instituto Espacial de Florida de la UCF, ha realizado recientemente un interesante descubrimiento cuando pretendían encontrar catalizadores para convertir el propileno en propano. De hecho, mientras llevaban a cabo su investigación, descubrieron cómo fabricar estructuras 3D de micro y nanofibras de carbono, y hacerlo a temperatura ambiente. Por lo general esto es muy poco frecuente, ya que generalmente se requieren valores muy elevados para ello. Pero, ¿qué tiene esto que ver con la fabricación aditiva? Su descubrimiento se asemeja a un proceso de impresión 3D y podría conducir a la creación de plataformas dedicadas al diseño de estructuras microscópicas, capa por capa.
No en vano los departamentos de I+D son sumamente importante en nuestras culturas. Está en el origen de nuestros descubrimientos, y a veces éstos son muy inesperados. Este es sin duda el caso de la historia que contamos hoy. En aquel momento, la investigación la llevaba a cabo un futuro doctorando. Realizaba un análisis espectroscópico (método de comprensión de la interacción entre la materia y la luz para identificar la composición de la muestra estudiada) de un catalizador expuesto a gas propileno mediante un láser. Observó que se formaban manchas negras bajo el láser. Tras varios exámenes en profundidad, el equipo de investigación se dio cuenta de que se trataba de manchas de carbono creadas por la descomposición del propileno.
A la izquierda, el Dr. Blair; a la derecha, Laurene Tetart.
Los investigadores centraron entonces su atención en estos resultados. Laurene Tetard es profesora de física en la UFC. Explica que empezó a mover el láser para ver cómo evolucionaban las manchas. Se dio cuenta de que el movimiento del láser permitía crear formas. Su colega, Richard Blair, explica: “Estábamos examinando el componente de hidrógeno y mi compañera se dio cuenta de que enfocando el láser se creaban formas interesantes. Movió el láser hacia arriba por la superficie y las formas se desarrollaron siguiendo al láser”.
Y aquí es donde pudimos establecer el vínculo con la fabricación aditiva. Gracias al movimiento del láser, el material reacciona y se crean formas tridimensionales. Por supuesto, no se trata de un proceso de extrusión que permitiría imprimir objetos de carbono del mismo modo que una impresora 3D FDM. Pero es interesante porque sería posible producir componentes a escala microscópica sin utilizar una fuente de energía demasiado grande y a temperaturas relativamente bajas. Los investigadores señalan que son capaces de diseñar estas fibras de carbono sobre tejidos como el algodón.
Laurene Tetard añade: “La catálisis es importante para llevar a cabo muchas transformaciones químicas necesarias para nuestra sociedad. Producir carbono sin consumir mucha energía es crucial en el contexto actual. Este enfoque utiliza un catalizador desarrollado por el Dr. Blair, que permite un nuevo tipo de proceso catalítico que reduce la cantidad de energía necesaria para producir carbono. Una de las consecuencias de nuestro trabajo es que será posible imprimir estructuras de carbono en 3D, lo que abrirá el camino a muchas aplicaciones nuevas”.
Por último, el equipo del Dr. Blair también informó de que las estructuras de carbono impresas en 3D son conductoras y pueden introducirse en las células sin matarlas. Por tanto, una aplicación interesante sería medir la actividad eléctrica de una célula en tiempo real. Solo el futuro lo dirá. Puedes consultar toda la información sobre la investigación, aquí.
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*Créditos de todas las fotos: University of Central Florida
