Uso del grafeno para la purificación y/o desalinización del agua

Uso del grafeno para la purificación

y/o desalinización del agua


Los materiales grafénicos, es decir, el Grafeno, Óxido de Grafeno (GO) y Óxido de Grafeno reducido (rGO), son nanoestructuras de carbono que, gracias a su tamaño, área y química superficial permiten diseñar nuevos materiales tridimensionales y multifuncionales con altas probabilidades para resolver las problemáticas asociadas a la escasez de agua.


Por ejemplo, son potenciales agentes coagulantes/ floculantes, esto se debe a que cuentan con una extensa área superficial a lo largo de la cual existen múltiples puntos de anclaje capaces de captar una gran cantidad de materia orgánica e inorgánica, es decir, altamente útiles para la captación de contaminantes.

Principales estrategias del uso de materiales grafénicos para la captación de contaminantes. Tomado de Environ. Sci. Technol., 2012, 46, 7717.


También son químicamente inertes y al estar inmovilizados en un sustrato evitan que la materia orgánica se adhiera a las superficies. Esta propiedad al ser implementada en la tecnología de membranas permitiría un flujo de agua casi sin fricción, en otras palabras, el uso de los materiales grafénicos podría lograr que el paso de agua se mantenga constante por más tiempo y por lo tanto provea de una mayor eficiencia energética.


Asimismo, su tamaño nanométrico, la disposición de sus láminas y la presencia de millones de nanocanales entre ellas los hacen altamente impermeables actuando como tamizaje de moléculas o contaminantes.

Transporte de iones y agua a través de los nanocanales de grafeno.
Tomado de J. Phys. Chem. C 2020, 124, 31, 17320.


Finalmente, las importantes propiedades antimicrobianas y fotocatalíticas del grafeno y sus derivados además de reducir la carga microbiana mediante el aprovechamiento de la luz solar, también ayudarían a disminuir los requerimientos de agentes biocidas.

Representación esquemática del grafeno en estructuras 3D para purificación de agua.
Tomado de Gels 2022, 8, 622.


La identificación, comprensión y aprovechamiento de las propiedades del grafeno para el desarrollo de productos reales no ha sido una tarea sencilla. Sin en embargo, el pasado 3 de noviembre de 2022 el Graphene flagship, el proyecto multidisciplinario en el cual hace casi 10 años la Comisión Europea invirtió 1,000 millones de euros para la investigación del Grafeno, anunció los resultados del Proyecto Graphilque consistió en el desarrollo de un nuevo filtro de polisulfona con Óxido de grafeno que actúa como una red mecánica más eficiente para atrapar partículas contaminantes como metales pesados, antibióticos, virus, bacterias, toxinas, etc., permitiendo a su vez el paso de agua limpia y segura.


Por su parte, Energeia- Graphenemex® la empresa mexicana pionera en América Latina en la investigación y desarrollo de aplicaciones con materiales grafénicos, en colaboración con otras compañías y centros de investigación, se suma a esta búsqueda de estrategias para mejorar la disponibilidad y calidad del agua mediante el uso del grafeno, esperando en el corto plazo tener todos estos beneficios disponibles para la sociedad.


Referencias:

  1. Yu Z, Wei L, Lu L, Shen Y, Zhang Y, Wang J, Tan X. Structural Manipulation of 3D Graphene-Based Macrostructures for Water Purification. Gels. 2022, 29; 8(10):622.
  2. Alessandro Kovtun, Antonio Bianchi, Massimo Zambianchi, Cristian Bettini, Franco Corticelli Giampiero Ruani, Letizia Bocchi,Francesco Stante,Massimo Gazzano, Tainah Dorina Marforio, Matteo Calvaresi, Matteo Minelli,Maria Luisa Navacchia, Vincenzo Palermo and Manuela Melucci. Core–shell graphene oxide– polymer hollow fibers as water filters with enhanced performance and selectivity. Faraday Discuss., 2021, 227, 274.
  3. Sebastiano Mantovani,Sara Khaliha, Laura Favaretto, Cristian Bettini,Antonio Bianchi, Alessandro Kovtun, Massimo Zambianchi, Massimo Gazzano,  Barbara Casentini, Vincenzo Palermo and Manuela Melucci. Scalable synthesis and purification of functionalized graphene nanosheets for water remediation. Chem. Commun., 2021, 57, 3765
  4. Sara Khaliha, Tainah D. Marforio, Alessandro Kovtun, Sebastiano Mantovani, Antonio Bianchi, Maria Luisa Navacchia, Massimo Zambianchi, Letizia Bocchi. Nicoals Boulanger. Artem Iakunkov, Matteo Calvaresi, Alexandr V. Talyzin, Vincenzo Palermo, Manuela Melucci. Defective graphene nanosheets for drinking water purification: Adsorption mechanism, performance, and recovery. FlatChem., 2021, 29 100283.
  5. Yunzhen Zhao, Decai Huang, Jiaye Su, and Shiwu Gao. Coupled Transport of Water and Ions through Graphene Nanochannels. J. Phys. Chem. C 2020, 124, 31, 17320
  6. F. Guo, G. Silverberg, S. Bowers, S.-P. Kim, D. Datta, V. Shenoy and R. H. Hurt, Environmental Applications of Graphene-Based Nanomaterials. Environ. Sci. Technol., 2012, 46, 7717
  7. https://graphene-flagship.eu/graphene/news/graphene-applications-graphil/

Nueva generación de pinturas a la cal con Grafeno

Nueva generación de pinturas

a la cal con Grafeno


Pese a que no se conoce la fecha exacta en la que el hombre conoció la cal, existen registros que datan de hace más de 14000 años respecto a su uso. En el caso de México, se utiliza desde la época prehispánica tanto para construcción como para la nixtamalización, en la antigua Grecia se utilizó para colorear numerosos frescos (2800 A.C.- 1000 D.C.), la muralla china se construyó después de estabilizar el suelo con cal (500 D.C.) y entre muchos otros datos históricos, la cal se popularizó en Europa durante la Edad Media por sus propiedades desinfectantes, transpirables e ignífugas, usándose mayormente como recubrimiento en el exterior de las casas y cuarteles. Posteriormente su implementación en las ciudades se extendió hasta principios de 1900 y no fue hasta la mitad de ese mismo siglo que llegó a las zonas rurales, periodo en el cual las pinturas sintéticas ganaron terreno sobre la cal gracias a su facilidad de aplicación, amplia gama de colores y bajo costo.


Sin embargo, a finales de los años 70 y debido a la toma de conciencia sobre los peligros de algunas pinturas sintéticas con respecto a la salud y a la contaminación medioambiental que ocasionaban ciertos componentes (metales pesados y componentes orgánicos volátiles [COV]), las pinturas a la cal volvieron a tener auge al ser productos más seguros y con menor huella en el medio ambiente.


Entre los beneficios de las pinturas o recubrimientos base cal están que son productos 100% naturales, ecológicos y libres de COV, que durante su proceso de endurecimiento absorbe CO2, esto quiere decir que su uso contribuye en cierta medida a la purificación del aire. También son materiales transpirables, es decir, permiten que las estructuras “respiren” y no concentren humedad. Además, son termorreguladores, esto significa que no permiten que haya cambios drásticos de temperatura en las construcciones y por el contrario contribuyen a que las construcciones se mantengan frescas.


No obstante, y pese a sus grandes ventajas, uno de los principales inconvenientes de las pinturas a la cal es su alta permeabilidad y, por lo tanto, poca resistencia a la humedad relacionada a su vez con una limitada adherencia que obliga a trabajos constantes de mantenimiento. Por otro lado, y aunque a la cal se le atribuyen propiedades antimicrobianas o biocidas, no es conveniente asegurar que todos los productos que la contienen ofrecen esta protección, ya que son materiales susceptibles de ser atacados por especies microbianas como Aspergillus spp., Cladosporium spp., Fusarium spp., Trichoderma spp., Actinobacterias y Bacteroidetes entre otras especies responsables de su biodeterioro así como de algunas infecciones.


Con el objetivo de contribuir a un presente y futuro sustentable, en 2022 la alianza estratégica entre las empresas Energeia-Graphenemex® y Oxical® después de casi 2 años de investigación, lanzaron al mercado un nuevo recubrimiento elaborado a partir de cal de alta pureza modificada con nanopartículas de Grafeno, bajo la marca Graphenecal®.


La nanoingeniería de Graphenecal llega al mercado para crear una nueva generación de   recubrimientos base cal que supera las características de las pinturas base agua fabricadas a partir de resinas químicas. La red nanométrica que genera las nanopartículas de grafeno en combinación con la cal de alta pureza y otros productos naturales utilizados en su formulación, compacta y organiza toda su estructura a nivel molecular ofreciendo mayor durabilidad al recubrimiento y mejorando sus características, gracias al perfecto equilibrio que existe entre una mayor impermeabilidad (>50- 80%) con una adecuada transpirabilidad evitando la acumulación de humedad en las superficies, aunado a los excelentes beneficios que ofrece su gran capacidad antimicrobiana (>99.9%) que evita la adhesión y formación de biopelículas microbianas no solo para proteger contra el biodeterioro de las estructuras sino también como herramienta en el control de infecciones, entre otras ventajas como excelente adherencia, poder cubriente, resistencia contra los efectos de la intemperie, mayor termorregulación, captación de CO2 y menor huella de carbono en comparación con otros productos, sin necesidad de aditivos químicos, biocidas, ni contaminantes, colocando a México a la vanguardia en el desarrollo de productos amigables con el medio ambiente.

A los 4 días de aplicación, Graphenecal es 50% más impermeable que las pinturas a la cal sin grafeno. A partir del día 30 esta propiedad se eleva hasta 85% sin afectar la transpirabilidad del producto.
Imagen representativa de la impermeabilidad de Graphenecal sobre dos sustratos distintos.
Sobre la pintura a la cal sin grafeno se formó una biopelícula microbiana en más del 90% de su superficie. El área recubierta con Graphenecal se mantuvo libre de contaminación durante la prueba.

Sistemas de Recubrimientos con Óxido de Grafeno para la protección a la corrosión

Sistemas de Recubrimientos con óxido

de Grafeno para la protección a la corrosión


La corrosión es el mayor de los desafíos a la que deben de enfrentarse muchas industrias en el mundo. En la actualidad, existen en el mercado una gran diversidad de recubrimientos para la protección contra la corrosión. Sin embargo, la mayoría de estos recubrimientos aun no cuenta con las características fisicoquímicas necesarias para un buen desempeño, estos recubrimientos no son barreras perfectas y eventualmente fallan, su resistencia química depende de su capacidad de impermeabilidad de sustancias químicas, y con ello también depende su capacidad de adherencia y su resistencia a la abrasión.


Actualmente Energeia – Graphenemex®, empresa mexicana lider en América Latina en investigación y producción de materiales grafénicos para el desarrollo de aplicaciones a nivel industrial, tiene a la venta una amplia gama de recubrimientos a través de su línea Graphenergy.


Graphenergy es la línea de recubrimientos nanotecnológicos con óxido de grafeno, que cuenta con un portafolio completo de recubrimientos anticorrosivos de alto desempeño para mantenimiento Industrial e Infraestructura.


Teniendo en cuenta que la infraestructura o equipo industrial pueden estar expuestos a ambientes con diferentes grados de corrosión (intermedia o extrema), se recomienda el uso de Sistemas de Recubrimientos para protección a la corrosión, Graphenergy ofrece las siguientes alternativas:


1. SISTEMA ALQUIDÁLICO

Recomendado para ambientes de corrosión intermedio o suaves (condiciones de corrosión o agresividad intermedia). Este sistema posee resistencia la intemperie y brinda protección anticorrosiva.


Este sistema, está formado por un primer y esmalte tipo alquidal, ideal para la protección de superficies metálicas e infraestructura industrial, tanto para interiores como exteriores. Proporciona alta protección anticorrosiva, resistencia a los rayos UV y brinda extraordinaria adherencia al sustrato. Se recomienda para zonas no costeras o que las condiciones de humedad no sean altos.


2. SISTEMA EPOXI-POLIURETANO

Diseñado para ambientes severos o críticos, en los cuales la infraestructura o equipos y/o algún otro elemento protegido estén expuestos a rayos UV y a una atmosfera industrial con alta contaminación (vapores altamente corrosivos).


Este sistema, está formado por un primer epóxico y Poliuretano (acabado). Recubrimientos diseñados para la protección de superficies metálicas expuestas a ambientes altamente corrosivos y químicos. Ambos recubrimientos ofrecen, alta adherencia, extraordinaria resistencia química, alta resistencia al desgaste, resistencia a los rayos UV, e impermeabilidad, con la finalidad de mejorar la vida de útil de cualquier superficie metálica o instalación y reducir los costos de mantenimiento.


Los sistemas de recubrimientos anticorrosivos Graphenergy, poseen grandes beneficios, que incluyen:

  • Mayor rendimiento al de las tecnologías de recubrimientos existentes en el mercado actual.
  • Se requieren menos capas de recubrimiento aplicadas y con mayor protección anticorrosiva.
  • Recubrimientos con mayor adherencia al sustrato.
  • Recubrimientos con mayor resistencia química y elevada resistencia térmica.
  • Recubrimientos con mayor impermeabilidad y efecto antiadherente.


Cuando se selecciona un sistema de recubrimiento debe tenerse en cuenta la influencia del ambiente a la que será expuesto y el aspecto final que se busca y algunas otras consideraciones que el sistema debe desempeñar y a su mantenimiento.


Por otro lado, otro factor decisivo que determina la selección del primer anticorrosivo a utilizar y en consecuencia el sistema de recubrimiento es el estado físico superficial de la superficie metálica a recubrir y/o el tratamiento o preparación de superficie que se le puede dar.


Referencias

  1. Fengjuan Xiao, Chen Qian, et al., et al., Progress in Organic Coatings, 125, 79-88 (2018); doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.08.027
  2. Karolina Ollik and Marek Lieder. Review of the application of graphene-based coatings as anticorrosion layers. Coatings 2020, 10(9), 883. 2020.
  3. Zhang J., Kong, G., Li S., Le Y., Che C., Zhang S., Lai D., Liao X. Graphene-reinforced epoxy powder coating to achieve high performance wear and corrosion resistance. 20:1448-4160, 2020.

Primarios anticorrosivos con óxido de grafeno

PRIMARIOS ANTICORROSIVOS

CON ÓXIDO DE GRAFENO


La corrosión es una reacción electroquímica que se produce cuando el metal reacciona con el medio ambiente circundante formando óxido férrico, haciéndole perder al metal sus principales características de dureza y resistencia. El oxígeno, la temperatura, la humedad, los contaminantes, gases y las características fisicoquímicas del agua son los factores principales que afectan la velocidad con la que se corroen los metales.


Uno de los métodos más ampliamente utilizados para controlar la corrosión, es la aplicación de recubrimientos protectores (primarios) a las superficies metálicas. El recubrimiento forma una barrera entre el sustrato (metal) y el medio que lo rodea, retardando el deterioro u oxidación del metal. Los recubrimientos son de sustancias a base de polímeros (pinturas), resistentes a la degradación, que se emplean para recubrir el material por proteger.


Hoy en día, se han desarrollado una amplia variedad de primers o primarios a base de diferentes tipos de resina, como son, el tipo alquidal y epóxico. La eficiencia va asociado generalmente a un aumento de costo. Desafortunadamente, la mayoría de estos recubrimientos o pinturas, no son barreras perfectas y eventualmente fallan, debido a agujeros o microporos existentes en el recubrimiento o la difusión de oxígeno y agua a través de este (no son completamente impermeables). Por otro parte, los recubrimientos siguen teniendo baja resistencia térmica y sobre todo una limitada resistencia química.


Actualmente Energeia – Graphenemex®, empresa mexicana lider en América Latina en investigación y producción de materiales grafénicos para el desarrollo de aplicaciones a nivel industrial, a través de su línea Graphenergy, ha lanzado una gama de primers y otros recubrimientos nanotecnológicos.


Los primarios anticorrosivos Graphenergy, son recubrimientos a base de óxido de grafeno (GO), un nuevo aditivo nanotecnológico que aporta múltiples propiedades a los recubrimientos, entre la que destacan, la extraordinaria protección a la corrosión y tecnología de barrera (efecto-barrera). El óxido de grafeno crea vías que son muy tortuosas, lo que evita la difusión de oxígeno y moléculas de agua a través del recubrimiento y finalmente no lleguen a la superficie metálica, brindando la protección contra la corrosión (Fig. 1). Estos primarios pueden actuar como se ha mencionado, mediante, (1) la formación de una barrera, que impide en gran medida la penetración de oxígeno y moléculas de agua, o (2) la inhibición del proceso de corrosión, al incrementar la resistividad eléctrica como la iónica, cortando el ciclo de corrosión.

Fig. 1 Mecanismo de protección anticorrosiva de recubrimientos a base de polímeros y grafeno.

Entre los primarios anticorrosivos que actualmente se encuentran en venta, por parte de Graphenergy, se encuentran dos: el primer alquidal y el primer epóxico, cada uno diseñado de acuerdo con diferentes necesidades y condiciones.


A. Primer alquidal anticorrosivo Graphenergy.

Proporciona alta protección anticorrosiva, resistencia a los rayos UV y brinda extraordinaria adherencia al sustrato. Ideal para la protección de infraestructura industrial, para la aplicación de superficies ferrosas, tanto para interiores como exteriores. Se recomienda para zonas no costeras o que las condiciones de humedad no sean altos.


B. Primer epóxico anticorrosivo Graphenergy.

Recubrimiento diseñado para la protección de superficies metálicas expuestas a ambientes altamente corrosivos y químicos. Este recubrimiento produce una barrera perfecta (extraordinaria adherencia al sustrato y espesor adecuado), por lo que ni el oxígeno ni el agua u otro producto químico van a poder alcanzar la superficie del metal y proveerá elevada protección a la corrosión.


Además, este recubrimiento ofrece extraordinaria resistencia química, con alta resistencia al desgaste, resistencia a los rayos UV, impermeabilidad y mayor adherencia, con la finalidad de mejorar la vida de útil de cualquier superficie metálica o instalación y reducir los costos de mantenimiento.


Los recubrimientos de grafeno brindan propiedades mejoradas y muchos más beneficios, que incluyen:

  • Mayor rendimiento al de las tecnologías de recubrimientos existentes en el mercado actual.
  • Se requieren menos capas de recubrimiento aplicadas y con mayor protección anticorrosiva.
  • Reducción de Zinc en las formulaciones, puede disminuir la cantidad hasta en un 50%.
  • Primarios con mayor resistencia química y elevada resistencia térmica.
  • Recubrimientos con mayor impermeabilidad y efecto antiadherente (no se le adhiere suciedad). El óxido de grafeno crea una red bidimensional en la superficie del recubrimiento, lo que no permite el anclaje o difusión de moléculas de agua o sustancias químicas, lo que permite desarrollar recubrimientos con efecto hidrofóbico, dando como resultado recubrimientos con mayor facilidad de limpieza (Ver Fig. 2).
Fig. 2. Comportamiento de recubrimientos sin y con óxido de grafeno, después de someterlos a un ataque químico (solución corrosiva) por más de dos horas.
  • Mejora la adherencia al sustrato. Los primarios con óxido de grafeno incrementan su adherencia hasta en un 50% con respecto al control (Fig. 3).
Fig. 3. Prueba de adherencia de primario sin y con óxido de grafeno.
  • Recubrimientos más flexibles. La incorporación de óxido de grafeno no solo mejora la adherencia, también permite brindar flexibilidad al recubrimiento, permitiendo que tenga alta resistencia a la flexión o mayor resistencia a la fractura (Fig. 4).
Fig.4. Prueba de Flexibilidad en primario sin y con óxido de grafeno.


Referencias

  1. Chang, C.-H. et al. Novel Anticorrosion Coatings Prepared from Polyaniline/Graphene Composites. Carbon N. Y. 50, 5044–5051 (2012).
  2. Fengjuan Xiao, Chen Qian, et al., et al., Progress in Organic Coatings, 125, 79-88 (2018); doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.08.027
  3. Karolina Ollik and Marek Lieder. Review of the application of graphene-based coatings as anticorrosion layers. Coatings 2020, 10(9), 883. 2020.
  4. Zhang J., Kong, G., Li S., Le Y., Che C., Zhang S., Lai D., Liao X. Graphene-reinforced epoxy powder coating to achieve high performance wear and corrosion resistance. 20:1448-4160, 2020.
  5. Ghosh Tuhin and Karak Niranjan. Mechanically robust hydrophobic interpenetrating polymer network-based nanocomposites of hyperbranched polyurethane and polystyrene as an effective anticorrosive coating. New J. Chem., 2020, 44, 5980-5994.

Recubrimientos anticorrosivos con Óxido de Grafeno

RECUBRIMIENTOS ANTICORROSIVOS

CON ÓXIDO DE GRAFENO


La corrosión se define como el deterioro gradual de los materiales metálicos y sus propiedades, y se produce cuando el metal reacciona con el medio ambiente circundante formando óxido u otro compuesto químico.  En general, el aire atmosférico, la humedad, la lluvia, y las soluciones acuosas (productos químicos) son los ambientes que con mayor frecuencia se asocian a los problemas de corrosión.


En la actualidad, el daño por corrosión es una de las problemáticas más importantes a afrontar para muchas industrias en el mundo. Se estima, que la corrosión provoca pérdidas económicas del 3.4 % del PIB mundial (alrededor de 2.5 billones de dólares anuales). Sin embargo, existen tres industrias que cuyo impacto de corrosión es más frecuente y riesgoso para sus procesos: la industria química, industrial naval y la industria de la construcción.


En la industria química, el uso de productos químicos es primordial dentro de sus operaciones, por lo que los equipos y maquinaria están en contacto directo y constante con sustancias químicas, incrementando costos de mantenimiento y/o reparación, afectando el presupuesto de la industria y su producción. En el caso de la industria naval, la humedad y la sal, son el principal factor que contribuye al proceso de la corrosión y, por consiguiente, el deterioro y afectación de sus instalaciones, barcos, contenedores y hasta mercancías. Por otro lado, en la industria de la construcción, tanto la maquinaria y las mismas áreas de construcción pueden verse afectadas por la corrosión debido a su exposición al medio ambiente. La corrosión provoca que se debiliten los activos metálicos generando fallas mecánicas, poniendo en riesgo la obra.


Regularmente los recubrimientos anticorrosivos se usan para la protección contra la corrosión, humedad y ensuciamiento de instalaciones, maquinaria y equipos.  A nivel comercial, existe una amplia variedad de recubrimientos anticorrosivos a base de diferentes aditivos y resinas, su eficiencia está asociado generalmente a un aumento en el costo. Sin embargo, los recubrimientos siguen teniendo baja resistencia térmica y a la corrosión y sobre todo una limitada resistencia química.


Actualmente el grafeno es el aditivo nanotecnológico más revolucionario en la industria de recubrimientos y pinturas. La incorporación de grafeno como aditivo en recubrimientos, produce recubrimientos con extraordinaria protección contra la corrosión. El grafeno crea vías que son muy tortuosas, lo que evita que las moléculas de agua y oxígeno y/o agentes químicos se difundan a la superficie de los materiales con base metálica, lo que da como resultado la protección del metal contra la oxidación y la corrosión (Fig. 1).

Figura 1. Representación esquemática del camino tortuoso para moléculas de oxígeno y agua en recubrimientos poliméricos con arcilla y grafeno.


Los recubrimientos de grafeno brindan muchos beneficios anticorrosivos y de rendimiento, que incluyen:

  • Mayor rendimiento al de las tecnologías de recubrimientos existentes en el mercado actual.
  • Se requieren menos capas de recubrimiento aplicadas para obtener mayores beneficios
  • Reducción de Zinc en las formulaciones
  • Resistencia química


Los recubrimientos anticorrosivos mejorados con grafeno y óxido de grafeno reemplazaran los recubrimientos tradicionales a base de zinc, que tienen varios inconvenientes, como una vida corta, alto contenido de compuestos orgánicos volátiles (COV), curado lento, alto costo, sedimentación en el almacenamiento.


Actualmente Energeia – Graphenemex®, empresa mexicana líder en América Latina en investigación y producción de materiales grafénicos para el desarrollo de aplicaciones a nivel industrial, a través de su línea Graphenergy, ha lanzado una amplia gama de recubrimientos nanotecnológicos con grafeno. Estos recubrimientos ofrecen alta protección anticorrosiva, extraordinaria resistencia química, con alta resistencia al desgaste, resistencia a los rayos UV, impermeabilidad y con mayor adherencia, con la finalidad de mejorar la vida de útil de cualquier superficie o instalación y reducir los costos de mantenimiento.


Referencias

  1. Chang, C.-H. et al. Novel Anticorrosion Coatings Prepared from Polyaniline/Graphene Composites. Carbon N. Y. 50, 5044–5051 (2012).
  2. Fengjuan Xiao, Chen Qian, et al., et al., Progress in Organic Coatings, 125, 79-88 (2018); doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.08.027
  3. Chaudhry, A. U., Mittal, V. & Mishra, B. Inhibition and Promotion of Electrochemical Reactions by Graphene in Organic Coatings. RSC Adv. 5, 80365–80368 (2015).
  4. Zhen, Z. & Zhu, H. Graphene: Fabrication, Characterizations, Properties and Applications. Graphene (Academic Press, 2018).

Recubrimientos Grafénicos Antimicrobianos

Recubrimientos Grafénicos

Antimicrobianos


En menos de 20 años el mundo ha enfrentado a una serie de fenómenos anormales causados por patógenos altamente infecciosos. La fácil y rápida transmisibilidad de las infecciones obliga a buscar estrategias cada vez más eficientes para reforzar los servicios sanitarios, además de representar un cambio radical en nuestro estilo de vida, donde las extremas técnicas de higiene se ubican en el primer lugar de importancia para evitar la propagación y contagio masivo dentro y fuera de los hospitales.

Enfermedades virales de mayor impacto.

  • 2002-2003. Síndrome respiratorio agudo grave (SARS-Cov).
  • 2012. Síndrome respiratorio de medio oriente (MERS- Cov).
  • 2014- 2016. Ébola.
  • 2019- 2022. SARS-Cov-2.

>6.5 millones de muertes.

Bacterias peligrosas para la salud humana:

  • Staphylococcus aureus.
  • Streptococcus pneumoniae.
  • Pseudomonas aeruginosa.
  • Haemophilus influenzae.
  • Helicobacter pylori.

Hongos frecuentes en ambiente doméstico:

  • Aspergillus spp.
  • Cladosporium spp.
  • Alternaria spp.
  • Acremonium spp.
  • Epiccocum spp.
  • Penicillium spp.
  • Stachybotrys spp.


El Grafeno como coadyuvante en el control de infecciones


En 2018 Energeia- Graphenemex® lanzó al mercado la línea Graphenergy antimicrobiano integrada por dos recubrimientos especializados de base vinílica y vinil acrílica con Óxido de grafeno cuyo potencial antimicrobiano es 400 veces superior a los productos comunes, ayudando a mantener las superficies libres de hongos y bacterias por tiempo prolongado.


Estudios in vitro y en ambiente relevante realizados por el Laboratorio de Patología, Bioquímica y Microbiología de la Facultad de Estomatología de la U.A.S.L.P., demostraron que las superficies protegidas con Graphenergy antimicrobiano se mantienen libres de microorganismos por más de 6 meses, sin necesidad de químicos adicionales. Figura 1.

Fig. 1. Resultados a 2, 4 y 6 meses sobre la protección de Graphenergy antimicrobiano comparados con un grupo control (Sin Óxido de Grafeno).
Importante: Una superficie limpia se encuentra en un rango de 1-10 UFC/cm2.

En 2022, la alianza estratégica entre las empresas Energeia-Graphenemex® y Oxical® se prepara para lanzar al mercado un nuevo recubrimiento 100% natural, sin compuestos tóxicos (COVs), altamente impermeable, transpirable y altamente antimicrobiano elaborado a partir de Cal de alta pureza modificada con nanopartículas de Grafeno, bajo la marca Graphenecal ecológico.


Su extraordinaria capacidad antimicrobiana no solo es un gran coadyuvante para mantener los espacios libres de microorganismos, sino que también protege contra el biodeterioro de las superficies, particularmente de aquellas con alto valor histórico. Figura 2.

Fig. 2. La pintura a la cal sin grafeno presenta una biopelícula microbiana en más del 90% de su superficie. El área recubierta con Graphenecal ecológico se mantuvo libre de contaminación por más de 100 días de incubación. El efecto antimicrobiano de Graphenecal ecológico es altamente eficaz, con una reducción de microorganismos de 7 Log10.

¿La nanotecnología grafénica es segura?


Sí, los recubrimientos antimicrobianos Graphenergy y Graphenecal son tan seguros como cualquier pintura o recubrimiento convencional. Las nanopartículas de Grafeno y Óxido de grafeno contenidas en sus formulaciones no se desprenden ni liberan sustancias tóxicas al medio ambiente.

“No todos los microorganismos son peligrosos, pero es mejor mantenerlos alejados”

¿Cómo actúan los materiales grafénicos?


  1. Barrera física- Alta impermeabilidad. Los materiales grafénicos suelen presentarse en millones de bloques compuestos por 1 hasta 10 láminas nanométricas similar a un paquete de naipes, existiendo entre cada lámina múltiples caminos sinuosos que actúan como una barrera externa que suprime la entrada de nutrientes esenciales para el crecimiento microbiano.

  2. El Grafeno y sus derivados pueden actuar como donadores o aceptores de electrones alterando la cadena respiratoria del microorganismo o bien, extrayendo sus electrones. Este desequilibrio a manera de nano- circuito es tan rápido que no le da tiempo al microorganismo de recuperarse y, por lo tanto, lo inactiva antes de adherirse a la superficie.

  3. Daño estructural. Los bordes de las láminas del nanomaterial actúan como pequeñas navajas que dañan o rompen la membrana celular del microorganismo, alterando su funcionamiento y evitando su viabilidad.

¿Los materiales grafénicos tienen actividad antiviral?


El efecto antiviral de los materiales grafénicos parece no ser muy distinto al descrito contra hongos y bacterias. Las hipótesis están dirigidas hacia un interesante efecto sinérgico entre impermeabilidad, daño estructural e interacciones electrostáticas por la polaridad positiva de algunos virus (SARS- Cov- 2) y la polaridad negativa del Óxido de grafeno, además de su gran capacidad de anclaje a proteínas.



Energeia- Graphenemex® es la empresa mexicana pionera en América Latina enfocada en la investigación y producción de materiales grafénicos para el desarrollo de aplicaciones a nivel industrial.  Además de agregar valor a sus productos con las propiedades multifuncionales del Grafeno y sus derivados, la compañía también tiene como objetivo crear alianzas estratégicas para apoyar desarrollos de innovación con nanotecnología grafénica.


Referencias

  1. García-Contreras R, Guzmán Juárez H, López-Ramos D & Alvarez Gayosso C. Biological and physico-mechanical properties of poly (methyl methacrylate) enriched with graphene oxide as a potential biomaterial. J Oral Res 2021; 10(2):1-9. Doi:10.17126/joralres. 2021.019
  2. UM.D. Giulio, R. Zappacosta, S.D. Lodovico, E.D. Campli, G. Siani, A. Fontana, L. Cellini, Antimicrobial and antibiofilm eficacy of graphene oxide against chronic wound microorganisms. Antimicrob. Agents Chemother. 62(7), e00547-18 (2018). https://doi.org/10.1128/AAC.00547-18
  3. H.E. Karahan, C. Wiraja, C. Xu, J. Wei, Y. Wang, L. Wang, F. Liu, Y. Chen, Graphene materials in antimicrobial nanomedicine: current status and future perspectives. Adv. Healthc. Mater. 7(13), 1701406 (2018). https://doi.org/10.1002/ adhm.201701406
  4. Sydlik SA, Jhunjhunwala S, Webber MJ, Anderson DG, Langer R. In vivo compatibility of graphene oxide with differing oxidation states. ACS Nano. 2015. 9: 3866
  5. Yang K, Zhang S, Zhang G, Sun X, Lee ST, Liu Z. Graphene in mice: ultrahigh in vivo tumor uptake and efficient photothermal therapy. Nano Lett. 2010. 10: 3318.
  6. Bhattacharya K, Farcal LR, Fadeel B. Shifting identities of metal oxide nanoparticles: focus on inflammation. 2014. MRS Bull; 39: 970
  7. Huang PJ, Pautler R, Shanmugaraj J, Labbé G, Liu J. Inhibiting the VIM-2 metallo-β-lactamase by graphene oxide and carbon nanotubes. ACS Appl Mater Interfaces 2015; 7: 9898.
  8. Moghimi SM, Wibroe PP, Wu L, Farhangrazi ZS. Insidious pathogen-mimicking properties of nanoparticles in triggering the lectin pathway of the complement system. Eur J Nanomedicine. 2015; 7: 263.
  9. Bhattacharya K, Mukherjee SP., Gallud A., Burkert SC., Bistarelli S., Bellucci S., Bottini, M., Star A., Fadeel B. Biological interactions of carbon-based nanomaterials: From coronation to degradation. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine. 2016. 12. 333

El Grafeno en la industria papelera

El Grafeno

en la industria papelera


La industria papelera representa un mercado muy amplio y versátil, de hecho y pese a los retos que afronta por el impacto de los medios digitales y por su competencia con el plástico, su producción mundial sigue siendo considerable superando los 400 millones de toneladas distribuidas en productos para envase y embalaje, de uso higiénico y sanitario, así como papel para impresión, escritura y prensa.

“Se estima que para fines del 2022 el cartón represente dos tercios de la producción mundial de papel”

Por otro lado, la continua necesidad de innovación así como la búsqueda de soluciones para las problemáticas inherentes a estos productos como su fácil contaminación y permeabilidad, han logrado que la nanotecnología se mantenga como una herramienta importante con el uso de distintos nanomateriales como los nano- cristales y nano- fibras de celulosa, nanopartículas de óxido de silicio (SiO2), dioxido de titanio (TiO2), dioxido de zinc (ZrO2) y recientemente los materiales grafénicos como el grafeno y óxido de grafeno (GO) 1 con el objetivo de diseñar bloques de construcción a nano- escala para obtener redes más densas y menos porosas que, además de mejorar la calidad del producto final también diversifiquen su uso.

“La celulosa, además de ser uno de los polímeros naturales más abundantes en la tierra, también es la materia prima principal de la industria papelera. El grafeno se obtiene del grafito, un mineral de carbono muy abundante en México

¿Cómo benefician los materiales grafénicos a la industria papelera?


Cuando se habla del grafeno los principales puntos de referencia son su resistencia, impermeabilidad, flexibilidad, conductividad, ligereza, biocompatibilidad, etc., todo en un solo material. Ante esto es importante comprender que el comportamiento de los materiales grafénicos dependerá entre otras cosas, del tipo de grafeno, funcionalización y concentración, pero también de los procesos involucrados en cada industria y de la naturaleza de los materiales con los que se combinará para transferir sus propiedades y, por lo tanto, no hay una fórmula exacta para cada objetivo de uso, por ejemplo:


Resistencia mecánica- En el caso de las películas de celulosa la presencia de tan solo 0.5% de GO puede mejorar significativamente la resistencia a la tracción, el alargamiento a la rotura y la energía de fractura en un 78%, 172% y 397%, respectivamente; útil para su aplicación en películas bioplásticas de alto desempeño2.


Protección antimicrobiana- Entre los beneficios de interés para la industria papelera están su biocompatibilidad, sus propiedades de barrera física y su actividad antimicrobiana. P. ej., un estudio que preparò un recubrimiento para papel con 0.05% de GO redujo en un 73% y 53% la tasa de crecimiento de bacterias como E. coli y S. aureus, respectivamente3,4. Esto gracias a que el GO ayuda a limitar la adhesión, replicación y penetración microbiana.

Protección contra la radiación UV- De acuerdo con otro reporte, el uso de 2% de GO en películas de celulosa bloquea la radiación UVA y UBV en un 66,7% y 54,2% respectivamente, sin afectar la transmisión de la luz visible, propiedad interesante para el diseño de materiales de protección y embalaje.5


Propiedades de barrera- Los materiales grafénicos presentan nano- canales entre sus láminas que representan un camino tortuoso para el paso de moléculas de gran tamaño y, por lo tanto, es ampliamente investigado tanto por su gran impermeabilidad contra líquidos y gases, pero también por sus potenciales beneficios para la descontaminación, purificación e incluso desalinización de agua de mar. Investigaciones realizadas sobre membranas de acetato de celulosa (CA) para desalinización describieron que, el uso de 1% de GO mejora la morfología, hidrofilia, porosidad, rugosidad, resistencia mecánica, estabilidad térmica y, por ende, su eficiencia de funcionamiento, así como ha ocurrido con otro tipo de membranas como las de polisulfona, en las que una concentración de 0.2% de GO puede ser suficiente para mejorar hasta en un 72% su desempeño, en términos de flujo de agua y rechazo de sal en pruebas con sulfato de sodio6,7. Lo anterior no solo se ve reflejado en la eficiencia de filtración y/o desalinización, sino también la optimización recursos de mantenimiento y consumo energético de dichos sistemas.


Energeia- Graphenemex®, la empresa líder en Latinoamérica en el diseño y desarrollo de aplicaciones con materiales grafénicos, trabaja continuamente para resolver los obstáculos que el grafeno enfrenta para llegar al mercado y, mediante alianzas estratégicas con otras industrias busca lograr que esta tecnología se convierta en la solución de distintas problemáticas.


Referencias

  1. Trache, D., Thakur, V. K., & Boukherroub, R. 2020., Cellulose nanocrystals/graphene hybrids—a promising new class of materials for advanced applications. Nanomaterials, 10(8), 1523.
  2. M. Akhtari, M. Dehghani-Firouzabadi, M. Aliabadi, M. Arefkhani. Effect of graphene oxide nanoparticle coatings on the strength of packaging paper and its barrier and antibacterial properties. 2019., Bois et Forêts des Tropiques. 342, 69.
  3. W. Hu, Ch. Peng, W. Luo, M. Lv, X. Li, D. Li, Q. Huang, and Ch. Fan. Graphene-Based Antibacterial Paper. 2010. ACS Nano, 4, 7, 4317–4323
  4. X. Liu, T. Zhang, K. Pang, Y. Duan and J. Zhang. Graphene oxide/cellulose composite films with enhanced UV-shielding and mechanical properties prepared in NaOH/urea aqueous solution. 2016., RSC Adv., 6, 73358
  5. Zhang, X. F., Song, L., Wang, Z., Wang, Y., Wan, L., & Yao, J. 2020., Highly transparent graphene oxide/cellulose composite film bearing ultraviolet shielding property. International journal of biological macromolecules, 145, 663.
  6. S. M. Ghaseminezhad, M. Barikani, M. Salehirad.  Development of graphene oxide-cellulose acetate nanocomposite reverse osmosis membrane for seawater desalination. Composites Part B: Engineering. 2019., 161, 15, 320.
  7. B.M. Ganesh, Arun M. Isloor, A.F.Ismail., Enhanced hydrophilicity and salt rejection study of graphene oxide-polysulfone mixed matrix membrane. 2013., Desalination., 313, 199.

Óxido de Grafeno: Generalidades, usos y aplicaciones

OXIDO DE GRAFENO:

GENERALIDADES, USOS Y APLICACIONES


Desde que el grafeno fue aislado por primera vez en 2004 por el grupo de Manchester, este nanomaterial ha mostrado ser el más revolucionario para el desarrollo de nuevas aplicaciones a nivel industrial.


El grafeno posee extraordinarias propiedades eléctricas, ópticas, térmicas y una elevada resistencia mecánica. Las propiedades del grafeno son atribuidas a su estructura en forma de láminas bidimensionales (2D), formada por átomos de carbono enlazados de manera hexagonal y un espesor de un átomo de carbono.


En la actualidad existen diferentes métodos de producción de grafeno, estos se pueden clasificar en dos métodos, de acuerdo con su procedencia, el método “bottom-up” y el método “top down”. El método “bottom-Up”, consiste en la creación de estructuras de grafeno a través de bloques de construcción (átomos, moléculas), por ejemplo, mediante Deposición Química de Vapor (CVD); y el método de “top down”, involucra la producción del grafeno, a partir de la oxidación del grafito. El grafito está formado de láminas de grafeno que se encuentran apiladas unas con otras. En el siguiente diagrama, se representa el proceso de obtención del grafeno a partir de la oxidación del grafito.

Diagrama esquemático del proceso de obtención del GO, mediante la oxidación de grafito.

El proceso de oxidación del grafito, inicia con la adición de grafito en ácido sulfúrico (H2SO4), con agitación mecánica constante. Posteriormente, se añade lentamente permanganato de potasio (KMnO4), produciendo una reacción química que permite que el grafito (láminas de grafeno apiladas unas sobre otras) sea modificado químicamente en su estructura. Cuando el KMnO4 reacciona con el H2SO4, forma óxido de manganeso VII (Mn2O7), el cual es un agente oxidante muy selectivo sobre compuestos aromáticos doble enlace, como es el grafito. El agente oxidante ataca molecularmente la estructura de cada lámina de grafeno en el grafito, injertando grupos funcionales oxigenados (con oxigeno), como grupos epóxidos (C-O-C) e hidroxilos (-OH), sobre cada lámina, y grupos carboxilos (-COOH, CO2H) en las orillas de cada lámina, obteniendo óxido de grafito y óxido de grafeno (GO), ver Figura 1.

Figura 1. Estructura del óxido de grafeno

La incorporación de grupos funcionales oxigenados permite que un material como el grafito, altamente hidrofóbico (que repele el agua) y buen conductor eléctrico, pase hacer óxido de grafito y óxido de grafeno (GO), materiales altamente hidrofílicos, esto es se mezcan y dispersan facilmente con el agua (Ver Figura 2). El GO es químicamente similar al óxido de grafito, pero estructuralmente se diferencia por el arreglo y número láminas apiladas.

El GO se puede definir como una sola lámina de grafeno exfoliada o pila de pocas láminas (3-4) que esta funcionalizada con distintos grupos oxigenados. Entre sus principales características se encuentra que es hidrofílico, aislante e higroscópico (absorbe humedad). Por otra parte, las láminas de óxido de grafeno poseen una gran área superficial y exhiben alta resistencia mecánica y flexibilidad.


Aplicaciones


El óxido de grafeno ha atraído un gran interés en varios campos de la ciencia y la tecnología, debido a sus notables propiedades mecánicas, químicas, térmicas, entre otras. Por lo que numerosas investigaciones comenzaron, para aprovechar las propiedades del óxido de grafeno.


En el 2011, surgieron las primeras investigaciones del uso del GO como precursor en la producción a gran escala de grafeno, para uso como material de carga/refuerzo/ en matrices poliméricas, como el polietileno de alta densidad (HDPE) y el polietileno de baja densidad ( LDPE).


Para el 2014, el GO fue considerado factible para su uso como agente retardante a la flama. Actualmente aun siguen las investigaciones para funcionalizarlo con diferentes materiales poliméricos.


En el 2017, iniciaron los primeros reportes, de la fabricación de membranas a base de GO, ya que es impermeable a gases y líquidos, mostrando su capacidad para filtrar partículas pequeñas, moléculas orgánicas e incluso su uso para la desalinización del agua de mar.


En 2018, Energeia-Graphenemex inicio investigaciones sobre el óxido de grafeno como nuevo aditivo para la producción de recubrimientos anticorrosivos y antimicrobianos. Para el 2019, incrementaron estudios del óxido de grafeno en recubrimientos con comportamiento antibacteriano, asociado a que el GO, es capaz de penetrar la membrana celular de las bacterias produciendo estrés oxidativo e inhibiendo su reproducción.


En particular la funcionalización del GO, permite que sea aplicable en sistemas biológicos, desarrollo de biosensores para la identificación de moléculas específicas, sistemas de liberación de fármacos, entre otros.


Energeia – Graphenemex®, empresa mexicana lider en América Latina en investigación y producción de materiales grafénicos para el desarrollo de aplicaciones a nivel industrial. Tiene amplia experiencia en la producción de óxido de grafeno (GO) a gran escala, con diferentes grados de oxidación y alta calidad para su uso en diferentes  aplicaciones e industrias. Actualemente, utiliza el óxido de grafeno en la producción de aditivos para concreto y recubrimientos anticorrosivos y antimicrobianos que se comercializan bajo la marca Graphenergy.


Referencias

  1. M. Fang, K. Wang, H. Lu, Y. Yang y S. Nutt, «Covalent polymer functionalization of graphene nanosheets and mechanical properties of composites,» Journal of Materials Chemistry, vol. 19, pp. 7098-7105, 2009.
  2. B. Dittrich, K.-a. Wartig, R. Mülhaupt y B. Schartel, «Flame-Retardancy Properties of Intumescent Ammonium Poly(Phosphate) and Mineral Filler Magnesium Hydroxide in Combination with Graphene,» Polymers, vol. 6, pp. 2875-2895, 2014.
  3. Y.-j. Wan, L.-x. Gong, L.-c. Tang, L.-b. Wu y J.-x. Jiang, «Mechanical properties of epoxy composites filled with silane-functionalized graphene oxide,» COMPOSITES PART A, vol. 64, pp. 79-89, 2014.
  4. J. Wang, C. Xu, H. Hu, L. Wan, R. Chen, H. Zheng, F. Liu, M. Zhang, X. Shang y X. Wang, «Synthesis , mechanical , and barrier properties of LDPE / Graphene nanocomposites using vinyl triethoxysilane as a coupling agent,» J. Nanopart Res, vol. 13, pp. 869-878, 2011.

Grafeno en la industria de recubrimientos y pinturas

GRAFENO EN LA INDUSTRIA

DE RECUBRIMIENTOS Y PINTURAS


Actualmente el grafeno es el aditivo nanotecnológico más revolucionario en la industria de recubrimientos y pinturas.


Regularmente los recubrimientos se usan con fines decorativos y para la protección de superficies, especialmente para la protección contra la corrosión, humedad, ensuciamiento, desgaste mecánico, entre otros.  A nivel comercial, existe una amplia variedad de recubrimientos a base de diferentes tipos de resinas y aditivos, su eficiencia está asociado generalmente a un aumento en el costo. Sin embargo, los recubrimientos siguen teniendo baja resistencia a la corrosión, a la abrasión y una limitada resistencia química y térmica.


Por lo que la industria de los recubrimientos, como muchas otras industrias, siguen en constante investigación y desarrollo de nuevas tecnologías, para la formulación y aplicación de nuevos y mejores recubrimientos.


Desde el año 2004, cuando fue aislado por primera vez el nanomaterial de grafeno, los científicos de la industria de recubrimientos han estado en la búsqueda de formas para utilizar el grafeno como aditivo, para con ello mejorar el desempeño y la tecnología de los recubrimientos en diferentes áreas de aplicación.


El grafeno tiene propiedades únicas, atribuidas principalmente a su estructura en forma de láminas bidimensionales (2D), formada por átomos de carbono enlazados de manera hexagonal y un espesor de un átomo de carbono. Este nanomaterial posee extraordinarias propiedades, las cuales incluyen alta conductividad eléctrica y térmica, y elevada resistencia mecánica. Además, posee otras propiedades distintivas, incluida, la impermeabilidad a los gases, resistencia química, potencial antibacteriano y gran área superficial.


La composición a base de carbono del grafeno y su compatibilidad lo convierte en un aditivo viable para recubrimientos poliméricos orgánicos. 


Entre las ventajas que brinda el uso de grafeno, esta su capacidad de incorporar características nuevas o mejoradas en los recubrimientos. Se pueden desarrollar diferentes tipos de recubrimientos multifuncionales, como:


  • Recubrimientos anticorrosivos

Uno de los principales usos de los recubrimientos con grafeno es la protección contra la corrosión. El grafeno crea vías que son muy tortuosas, lo que evita que las moléculas de agua y oxígeno y/o agentes químicos se difundan a la superficie de los materiales con base metálica, lo que da como resultado la protección del metal contra la oxidación y la corrosión.


  • Recubrimientos ignífugos

Aditivos convencionales basados en halógenos (bromo y cloro), así como fósforo, compuestos de melamina e inorgánicos, son utilizados para mejorar la resistencia al fuego de los recubrimientos, sin embargo, estos materiales son tóxicos para los seres humanos y el medio ambiente. Por otra parte, el alto contenido de estos materiales ignífugos puede causar el deterioro de otras propiedades en los recubrimientos.


Por lo que, la aplicación de grafeno como nuevo aditivo en recubrimientos, puede reducir o eliminar el uso de aditivos convencionales ignífugos, además puede proveer al recubrimiento de un mejor desempeño frente a temperaturas extremas durante un tiempo más prolongado y con mejor estabilidad mecánica.


  • Recubrimientos resistentes al desgaste o abrasión

El grafeno ha demostrado ser un candidato potencial para recubrimientos resistentes al desgaste, abrasión y a rayones. El grafeno es el material más ligero y doscientas veces más resistentes que el acero, además el grafeno tiene una alta capacidad para soportar grandes diferencias de presión y una alta resistencia mecánica.


  • Recubrimientos antiincrustantes

El grafeno es un buen candidato para uso como agente antiadherente. Su aplicación, reduce el problema de ensuciamiento y la deposición de materiales orgánicos e inorgánicos en cascos de barcos, buques o embarcaciones marinas, plataformas petrolíferas, entre otros.  Este tipo de aplicación se atribuye principalmente a la propiedad hidrofóbica (repelente al agua) y propiedades de barrera del grafeno.


  • Recubrimientos antimicrobianos

Resulta innovador el uso de láminas de grafeno u óxido de grafeno como agente antimicrobiano, debido a que existen estudios que han demostrado una fuerte actividad antimicrobiana contra una amplia variedad de microorganismos, incluyendo bacterias Gram +,  Gram – y hongos. Asociado a que los materiales grafenicos son capaces de penetrar la membrana celular de los microorganismos produciendo estrés oxidativo en inhibiendo su reproducción.

A nivel mundial, continúa la investigación y desarrollo de recubrimientos a base de grafeno. Actualmente son varias las empresas e Instituciones que han realizado formulaciones mejoradas con grafeno para recubrimientos, entre las que destacan:


  • Applied Graphene Materials, con sede en el Reino Unido,en colaboración con la empresa estadounidense Sherwin-Williams, se encuentran en el desarrollo de pinturas anticorrosivas a base de grafeno. Su objetivo, es incorporar grafeno en diferentes formulaciones, especialmente en pintura marítima para uso en cascos de barcos para protegerlos de la corrosión.
  • The Sixth Element Materials, empresa china, que se centra en la investigación, desarrollo y venta de materiales grafenicos, ha lanzado un imprimante anticorrosivo base grafeno-zinc para torres de energía eólica marítimas.
  • Graphenstone, empresa española, ha desarrollado pintura ecológica que combina tecnología de grafeno y cal. Obteniendo pinturas con mayor resistencia, flexibilidad, calidad y un periodo de vida mas largo en comparación con pinturas base cal convencionales.

Energeia – Graphenemex®, empresa mexicana lider en América Latina en investigación y producción de materiales grafénicos para el desarrollo de aplicaciones a nivel industrial, a través de su línea Graphenergy, ha lanzado una amplia gama de recubrimientos nanotecnológicos con grafeno. Estos recubrimientos ofrecen alta protección anticorrosiva y antimicrobriana. Además, de brindar alta resistencia al desgaste, resistencia a los rayos UV, impermeabilidad y una extraordinaria adherencia, con la finalidad de mejorar la vida de útil de cualquier superficie o instalación y reducir los costos de mantenimiento.


Los recubrimientos con grafeno, además de poseer protección anticorrosiva, pueden brindar mayor resistencia química, resistencia a los rayos UV, mayor rendimiento térmico en un amplio rango de temperaturas, además de recubrimientos más flexibles y resistentes al agrietamiento.


Referencias

  1. DuMée, L.F., et al., Carbon, 87, 395–408 (2015); doi:10.1016/j.carbon.2015.02.042.
  2. Wang, E.N., et al., Nano Lett., 15 (5), 2902–2909 (2015).
  3. J. Chen, H. Peng y X. Wang, Nanoscale, vol.6, pp. 1879-1889, 2014
  4. Md J. Nine, Martin A. Cole, Diana N.H. Tran, and Dusan Losic, J. Mat. Chem. A, 2015.
  5. Sachin Sharma Ashok Kumar, Shahid Bashir, K. Ramesh, S. Ramesh, Progress in Organic Coatings, 154, (2021)