La compresión de frita es la técnica utilizada para fabricar buckypaper y buckydiscs a partir de una suspensión de nanotubos de carbono en un disolvente. Se trata de un método rápido y eficiente en comparación con la filtración por oxidación ácida o el colado con surfactante de nanotubos de carbono.
Los métodos tradicionales de producción de buckypaper implican el uso de surfactantes para dispersar nanotubos de carbono en soluciones acuosas. [1] [2] Se descubrió que filtrar esta suspensión permitía que los nanotubos se compactaran formando una estera similar al papel, lo que dio origen al término "buckypaper" (bucky es la referencia a la molécula de buckminsterfullereno ). El problema era la dificultad para eliminar el surfactante después, [3] donde el surfactante se ha relacionado con la lisis celular y la inflamación tisular. [4]
La oxidación ácida [5] de nanotubos de carbono también se puede utilizar en la filtración para formar buckypaper, pero requiere un alto grado de grupos ácidos superficiales para obtener una dispersión eficiente en solución acuosa. [6]
En 2008 se desarrolló un método de fundición alternativo para producir buckypaper que no requería el uso de surfactantes ni la oxidación ácida de nanotubos de carbono con el fin de obtener buckypaper de alta pureza para aplicaciones biomédicas. [7]
El sistema de compresión de frita se adaptó a partir de una columna de extracción en fase sólida (SPE), donde una suspensión de nanotubos de carbono se comprime entre dos fritas de polipropileno (diámetro de poro de 70 micrómetros) dentro de una columna de jeringa. La estructura de poro de la frita permite una salida rápida del disolvente, dejando que los nanotubos de carbono se presionen entre sí. La presencia del disolvente controla la interacción entre los tubos, lo que permite la formación de uniones tubo-tubo; su tensión superficial afecta directamente la superposición de nanotubos adyacentes, lo que permite controlar la porosidad y la distribución del diámetro de poro del papel bucky. La distribución de nanotubos de carbono en el disolvente no tiene por qué ser una suspensión estable, sino una dispersión general que permite mantener los nanotubos entre las fritas con mayor facilidad en lugar de atravesarlas.
Una vez comprimido el sistema, el sándwich de frita y nanotubos de carbono se retira de la carcasa de la jeringa y se deja secar. A continuación, se pueden retirar las fritas para dejar intacto el papel bucky. Esta metodología acelera rápidamente el proceso de fundición, evita el uso de surfactantes y la oxidación ácida, y se puede recuperar por completo el disolvente.
La geometría de la sección transversal de la carcasa de la jeringa determinará la estructura final del buckypaper y la cantidad de nanotubos de carbono añadidos a la columna afectará la altura de la estera de nanotubos de carbono. Aunque actualmente no existe una clasificación formal para el papel, los discos y las columnas, se consideró necesario diferenciar entre las diferentes estructuras obtenidas para fines de investigación.
Por lo general, se utilizan columnas cilíndricas con unos pocos miligramos de nanotubos de carbono en un disolvente. Esto genera un buckypaper con una sección transversal circular y una altura de película de unos pocos cientos de micrómetros. El buckypaper suele ser una clase de esteras de nanotubos de carbono con una profundidad de entre 1 y 500 micrómetros.
El buckypaper con una altura superior a 500 micrómetros (0,5 mm) se denomina buckydisc, ya que es más grueso que el buckypaper y no se parece al papel. Además, al verterlo en agua, los bordes de la película pueden levantarse debido a los efectos de la tensión superficial del disolvente restante en el sistema que puede acercar los nanotubos de carbono. [8]
Los buckydiscos con alturas superiores a 1 mm pueden denominarse buckycolumnas. Estos monolitos de nanotubos de carbono suelen presentar geometrías hiperboloides y son altamente compresibles [9].
Es posible utilizar carcasas cuadradas para generar secciones transversales cuadradas, conocidas como buckyprismas.
