Unos electrodos de grafeno para los híbridos

por | Mar 2, 2011 | Noticias | 0 Comentarios

Molécula de grafeno

Utilizando grafeno, una forma de carbono que consiste en hojas de un sólo átomo de espesor, los investigadores han desarrollado unos electrodos ultra condensadores que pueden almacenar casi tanta energía como los electrodos utilizados actualmente en las baterías para vehículos híbridos. Éstos almacenaron 86 vatios-hora por kilogramo. Eso se traduciría en entre 21 y 43 vatios-hora por kilogramo en un ultra condensador completo, el cual pesaría más que el electrodo solo. Las baterías de hidruro metálico de níquel para híbridos almacenan entre 40 y 100 vatios-hora por kilogramo.

¿Por qué es importante?: Los fabricantes de automóviles generalmente utilizan baterías de un tamaño más grande de lo necesario para compensar la pérdida de capacidad de almacenamiento de energía a lo largo del tiempo, así como el hecho de que las baterías no pueden ser descargadas por completo sin dañarlas. Los ultra condensadores convencionales no tienen este problema—se pueden cargar y descargar decenas de miles de veces sin perder mucha capacidad de almacenamiento—pero sólo almacenan entre un 5 y un 10 por ciento de energía que las baterías de hidruro metálico de níquel. Los nuevos electrodos de alta energía podrían permitir que los ultra condensadores compitieran con estas baterías. A pesar de que aún almacenan menos energía, su capacidad de aprovecha mejor. Además, como no tienen que ser de gran tamaño para compensar la pérdida de capacidad con el tiempo, podrían ser más baratos que las baterías actuales.

Métodos: El aumento de la superficie de un electrodo ultra condensador aumenta la capacidad de almacenamiento debido a que una mayor cantidad de los iones en el electrolito líquido tienen acceso a él. El grafeno tiene un alto potencial de área de superficie, a causa de su bajo espesor. Sin embargo, las hojas tienden a juntarse, bloqueando el acceso a sus superficies. Los investigadores ya habían desarrollado una forma de hacer que las hojas de grafeno se contrajeran para que no se apilaran cuando estuvieran cerca unas de otras, haciendo más fácil que el electrolito acceda a sus superficies. En el último estudio, los autores demostraron que los electrodos hechos de grafeno contraído obtenían mejores resultados que los fabricados con grafeno ordinario y carbón activado.

Próximos pasos: Los investigadores continúan refinando la forma y las dimensiones del grafeno para mejorar el rendimiento final, y tienen planeado trabajar con otros grupos para desarrollar electrolitos más baratos. Actualmente están escalando la producción de su grafeno, con el objetivo de comercializarlo en un plazo de entre dos y tres años.

Adiós a las bacterías

Un revestimiento para articulaciones artificiales las protege de las infecciones Fuente: “Un recubrimiento multicapa de polielectrolito dual funcional para implantes: Una base microbicida permanente con liberación controlada de agentes terapéuticos”  Paula Hammond et al. Revista de la Sociedad Americana de Química 132 (50): 17840-17848

Resultados: El recubrimiento con un polímero de varias partes de la superficie de un implante médico puede prevenir la infección bacteriana a lo largo del tiempo. Los antibióticos liberados por la superficie matan los microbios en el corto plazo, y un polímero antimicrobiano subyacente permanentemente unidos a la superficie evita la colonización bacteriana durante períodos más largos. Al sumergirse en una solución de estreptococos una pieza de silicio tratada con el revestimiento en cuestión, ésta resistió el crecimiento de bacterias a medida que los fármacos se disolvían e incluso después que se hubieran disuelto, a lo largo de un período de dos semanas.

¿Por qué es importante?: Las infecciones resultantes de cirugías de reemplazo de articulaciones son raras pero pueden ser mortales. Cuando ocurren, los cirujanos deben eliminar la articulación y las áreas infectadas y esperar entre seis y ocho semanas para que termine el tratamiento con fármacos antes de que se pueda intentar un segundo reemplazo. Esta complicación aumenta el coste del reemplazo de una articulación, que cuesta un promedio de 30.000 dólares en los Estados Unidos, hasta un máximo de 150.000 dólares. Las infecciones también pueden ocurrir muchos años después de la cirugía inicial, cuando las bacterias entran al torrente sanguíneo, por ejemplo durante una colonoscopia o un procedimiento dental. Los recubrimientos antimicrobianos desarrollados para los implantes estáticos, como los stents, no funcionan para las articulaciones artificiales debido a que una capa espesa interfiere con su movimiento.

Métodos: Los investigadores del MIT comenzaron con un implante ya existente cuyo recubrimiento estructural antimicrobiano agujerea las células bacterianas que intentan adherirse a su superficie. A éste, le añadieron capas de un polímero biodegradable, un antibiótico y un antiinflamatorio mediante la inmersión del implante en soluciones de polímeros con carga positiva, negativa y moléculas de varios fármacos alternativamente. Las diferencias de carga mantienen las capas juntas, creando una capa de sólo unas decenas de nanómetros de grosor, con una alta concentración de agentes antimicrobianos. Los fármacos se liberan a medida que el polímero se degrada dentro del cuerpo. El proceso podría ser adaptado para incluir a otros fármacos.

Siguientes pasos: Los ingenieros químicos están trabajando con médicos del Hospital de Veteranos de Boston para determinar si este proceso mejora los resultados después de reemplazos articulares en pequeños animales.

Via: http://www.ciien.org/

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