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El aerogel de grafeno es un material notablemente liviano que es a la vez aislante térmico y conductor de electricidad. Esto lo hace atractivo para su uso en una variedad de aplicaciones, desde un mejor almacenamiento de energía en baterías hasta mejores métodos de limpieza de derrames de petróleo y trajes espaciales de próxima generación. Un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford y la Universidad de California en Berkeley está utilizando el Laboratorio Nacional de la Estación Espacial Internacional (ISS) para producir aerogel de grafeno de mayor calidad que la que es posible en la Tierra.
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Esta semana, los astronautas de Crew-6 a bordo de la estación espacial completaron el trabajo de investigación del equipo, financiado por la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF). Los resultados podrían proporcionar nuevos conocimientos sobre la física subyacente de la síntesis de aerogel de grafeno y conducir al desarrollo de nuevos productos materiales.
«El entorno de microgravedad de la estación espacial nos permite abrir un área completamente nueva de la ciencia de materiales a la que no habíamos tenido acceso antes». dijo Jessica Frick, ingeniera investigadora de Stanford.
Frick es parte del Laboratorio de Microsistemas de Ambientes Extremos (XLab) de la Universidad de Stanford. Concebido por Debbie Senesky, profesora asociada de aeroespacial en la Universidad de Stanford, el XLab se centra en fabricar dispositivos electrónicos pequeños pero resistentes que puedan usarse en entornos extremos como el espacio exterior. Para su estudio de la estación espacial, Frick y Senesky están colaborando con un grupo de investigación de la UC Berkeley dirigido por Roya Maboudian, profesor de ingeniería química y biomolecular. El equipo quiere comprender mejor la naturaleza del aerogel de grafeno y cómo la microgravedad afecta a sus propiedades.
La investigación, que realizará el primer paso de la síntesis de aerogel de grafeno en microgravedad, fue iniciada el día 19 por Northrop Grummanth Misión de Servicio de Abastecimiento Comercial (NG-19). Los resultados podrían tener implicaciones para futuras misiones espaciales y de fabricación espacial.
La fabricación de aerogel de grafeno es un proceso de dos pasos. El primer paso es similar a hacer gelatina. El equipo de investigación combinó escamas de óxido de grafeno en una solución acuosa, de forma muy similar a como se combinaría gelatina en polvo y agua caliente para obtener gelatina. Luego, las muestras de la solución de óxido de grafeno se enviaron a la estación espacial. A principios de esta semana, los miembros de la tripulación cargaron las muestras en un horno donde la solución se calienta para formar hidrogel de grafeno. Este proceso dura unas horas y, una vez formado el hidrogel, los astronautas preparan las muestras para regresar a la Tierra.
Con las muestras de regreso en el laboratorio, el equipo realiza el segundo paso del proceso, eliminando el líquido y dejando solo aire en forma de aerogel de grafeno. Luego, el equipo examina las propiedades del aerogel y compara sus hallazgos con el aerogel de grafeno producido terrestremente.
El primer paso del proceso es el más importante, afirma Frick. En la Tierra, la gravedad puede empujar las escamas de grafeno hacia abajo de manera desigual, lo que puede provocar grietas en el hidrogel. Esto podría afectar la calidad del aerogel producido, haciendo que sea menos conductor de electricidad o tenga una tasa de absorción más baja.
«Lo que esperamos del hidrogel de grafeno producido en el espacio es una reducción de los efectos de la sedimentación que vemos aquí en la Tierra». dijo Seneski. El aerogel de grafeno elaborado a partir del hidrogel tendrá un tamaño de sólo unos pocos milímetros. Sin embargo, si el equipo puede demostrar que el aerogel es de mayor calidad que sus homólogos terrestres, la producción podría ampliarse para fabricar aerogeles de grafeno más grandes.
Según Senesky, los aerogeles tienen muchas propiedades notables que los convierten en un material ideal para una variedad de aplicaciones. Son extremadamente porosos y, por tanto, muy adecuados para la filtración. Por ejemplo, en su misión Stardust, la NASA utilizó un aerogel a base de sílice para capturar finas partículas de polvo de un cometa. Los aerogeles de sílice también se han utilizado como aislamiento en los vehículos exploradores de la NASA en Marte y en prendas de vestir exteriores aquí en la Tierra.
Como el grafeno también es conductor de electricidad, los investigadores esperan que el aerogel de grafeno pueda usarse para almacenar energía en baterías y supercondensadores. Además, el aerogel de grafeno es un aislante térmico prometedor que podría usarse en tecnología de protección térmica o incrustarse en telas para aplicaciones aeroespaciales. También podría usarse como sensor químico o incluso para absorber ciertos componentes químicos, lo que podría ser beneficioso para aplicaciones como la limpieza de derrames de petróleo.
«El aerogel de grafeno es absorbente como una esponja» dijo Maboudian. «Esto significa que podría usarse para aspirar materiales muchas veces superiores a su propio peso, lo que le permitirá usarse como herramienta para limpiar derrames químicos y detectar sustancias químicas nocivas en el medio ambiente».
La misión NG-19 despegó de las instalaciones de vuelo de Wallops a las 20:31 EDT del 1 de agosto e incluyó más de 20 cargas útiles patrocinadas por el Laboratorio Nacional de la ISS. Para obtener más información sobre todas las investigaciones patrocinadas por el Laboratorio Nacional de la ISS sobre esta misión, visite nuestra página de inicio.
Fuente: https://www.issnationallab.org/
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