Gli oggetti fatti di grafite, come le batterie agli ioni di litio, sono "idrofobici, " significa che "non amano" l'acqua. Per decenni questa mancanza di simpatia ha presentato sfide significative in termini di costruzione di dispositivi tecnologici più durevoli realizzati con grafite, fino ad ora.

Sembra che i campioni passati di grafite siano stati probabilmente contaminati dall'aria, facendo apparire i campioni idrofobici, secondo uno studio dell'Università di Pittsburgh. Il team di Pitt ha dimostrato, per la prima volta, che questi materiali sono in realtà intrinsecamente attratti dall'acqua o "idrofili". Le scoperte, pubblicato in Materiali della natura , hanno particolari implicazioni per le batterie agli ioni di litio e i super condensatori, poiché entrambi i tipi di batterie sono costruiti con questi materiali.

"Questo lavoro potrebbe cambiare la comprensione fondamentale delle proprietà superficiali di questi materiali, " disse Lei Li, co-autore principale del documento e assistente professore presso la Swanson School of Engineering di Pitt. "Questi risultati hanno implicazioni per la produzione più forte, batterie più durevoli. E, auspicabilmente, sarà anche importante per la fabbricazione di dispositivi in ​​varie aree delle nanotecnologie."

È stata l'ex studentessa universitaria di ingegneria Rebecca McGinley (ENG '12) a notare i risultati incoerenti per quanto riguarda il "comportamento di bagnatura" della superficie o la sua reazione all'acqua, spingendo il team a indagare ulteriormente sugli strani fenomeni. Hanno scoperto che, quando grafite e grafene sono esposti all'aria, un sottile strato di idrocarburo (un composto composto interamente da idrogeno e carbonio) ha rapidamente contaminato la superficie. Utilizzando la spettroscopia infrarossa e la spettroscopia fotoelettronica a raggi X, il team è stato in grado di "vedere" questo strato di idrocarburi, notando la sua natura idrofoba. Però, quando il team ha usato il calore per rimuovere questo strato contaminante, la superficie diventa idrofila.

"La plastica e altri tipi di materiali emettono idrocarburi nell'aria, "ha detto Haitao Liu, co-autore principale dell'articolo e assistente professore presso il Dipartimento di Chimica di Pitt all'interno della Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences. "E questo non è stato un fattore negli esperimenti precedenti. In passato, la comunità di ricerca credeva che alla grafite non piacesse l'acqua, forse perché i loro campioni erano sempre contaminati; la contaminazione avviene in genere entro 10 minuti."

Liu e Li affermano che questa bagnabilità potrebbe avere un impatto su quanta energia può essere immagazzinata all'interno di tali dispositivi che utilizzano batterie agli ioni di litio o super condensatori. Il team ora condurrà studi di follow-up per comprendere le origini delle loro osservazioni e studierà come il controllo di questa bagnabilità può avere un impatto su alcune delle applicazioni della grafite (ad esempio lubrificazione e accumulo di energia).