Para peneliti di University of Waterloo telah membuka kunci potensi graphene di daerah yang beragam seperti kendaraan, elektronik konsumen dan pembersihan lingkungan dengan tinta ramah lingkungan untuk pencetakan 3D.
Graphene terkenal karena kekuatannya, konduktivitas listrik dan sifat termal, tetapi biasanya diproduksi dalam bentuk bubuk yang bisa sulit untuk dikerjakan, oleh karena itu membatasi penggunaannya.
Peneliti Waterloo menangani masalah itu dengan menciptakan tinta all-graphene pertama di dunia dengan merekayasa nanosheets graphene yang dapat membubarkan dalam air sambil tetap menjaga konduktivitas.
Selain keserbagunaan yang ekstrem, tinta baru ini ramah lingkungan karena bebas aditif dan, tidak seperti alternatif, tidak memerlukan pelarut kimia untuk dicetak.
“Membentuk bahan grafit menjadi geometri kompleks untuk aplikasi canggih telah lama menjadi tantangan kritis yang telah membatasi adopsi mereka yang meluas,” kata Dr. Milad Kamkar, seorang profesor di Departemen Teknik Kimia di Waterloo. “Dengan metode yang kami usulkan, kami dapat mencetak graphene 3D ke dalam bentuk apa pun.”
Sebagai tinta fungsional berbasis air, graphene dapat digunakan dengan printer 3D untuk membuat sensor untuk jam tangan pintar dan pita kebugaran, atau pemantauan glukosa untuk penderita diabetes.
Aplikasi potensial lainnya termasuk suku cadang yang dicetak 3D untuk membuat kendaraan lebih ringan, mengurangi konsumsi bahan bakar sementara juga meningkatkan daya tahan, dan filter untuk memurnikan dan bahkan menghapus air.
Tinta graphene juga dapat digunakan dalam baterai, elektronik cetak dan remediasi lingkungan, seperti membersihkan tumpahan minyak di lautan dengan struktur berpori, super-penyerap, dan menangkap karbon dioksida di atmosfer untuk membantu meminimalkan perubahan iklim.
Untuk merancang tinta-tinta ini, tim peneliti-yang termasuk anggota dari University of Calgary, University of British Columbia dan Aalto University di Finlandia-mengembangkan proses elektrokimia dua langkah yang sangat cocok untuk pembuatan massal.
Langkah yang dirancang khusus yang disebut interkalasi, yang melibatkan penyisipan molekul ke dalam grafit berlapis, memungkinkan untuk produksi kontinu nanosheets graphene dalam air.
“Kemajuan teknologi modern kami telah datang dengan mengorbankan tantangan lingkungan baru,” kata Kamkar, yang juga direktur Lab Desain Bahan Multiscale di Waterloo.
“Untuk bertahan dan mengatasi tantangan ini, kita harus mengembangkan bahan baru yang lebih efektif daripada yang saat ini tersedia. Ini hanya dapat dicapai dengan mengendalikan dan menyempurnakan sifat material di berbagai skala, dari level molekuler dan nano hingga skala makro. ”
Langkah -langkah selanjutnya para peneliti akan melibatkan mengeksplorasi aplikasi canggih untuk perbaikan lingkungan dan teknologi penangkapan karbon dioksida.
Studi ini, tinta berbasis graphene bebas aditif untuk aerogel konduktif fungsional pencetakan 3D, muncul di Jurnal Bahan Kimia A.
