
Spanish: 
Soy Nieves López, estudiante de doctorado
del grupo de Materiales Bioinspirados.
Me gustaría presentaros mi tema de investigación,
“Materiales bioinspirados a partir de disolventes increíbles”.
Pero ¿en qué consiste la bioinspiración en el área de la ciencia de materiales?
¿Y cuáles son esos disolventes increíbles?
La bioisnpiración consiste en observar la naturaleza de cerca
para comprender como es capaz de resolver un determinado problema y,
tras esto, intentar incorporar la solución natural en una tecnología artificial.
¿Piensas qué es una locura?
Pues bien, no es una idea tan disparatada, por ejemplo,
Michael Phelps ha ganado carreras de natación
gracias a sus cualidades como deportista, por supuesto,
pero también gracias a bañadores que imitan la piel de un tiburón.

English: 
I am Nieves Lopez, a PhD student at the bioinspired materials group
and I would love to introduce you my topic,
“Bioinspired Materials from Amazing Solvents”.
But, what is bioinspiration in Material Sciences?
And which amazing solvents?
Bioinspiration consists on looking closely into nature
to observe how it solves a specific problem
and then try to introduce the nature solution into human technologies.
Do you think it sounds crazy?
Well it is not such a crazy idea, for example
Michael Phelps won some swimming races
thanks to his strength, of course,
and some shark-skin-like swimming suit!

Spanish: 
Pero, ¿cómo me bioinspiro para realizar mi tesis?
Pues bien, yo sigo las reglas bien establecidas por la naturaleza para la síntesis de materiales
y preparo carbones con estructuras porosas jerárquicas
adaptadas para diferentes aplicaciones.
Las reglas son:
Usar “autoensamblado” y segregación de fases para promover la formación de las estructuras jerárquicas.
Emplear disoluciones acuosas en condiciones cercanas a la saturación.
La mínima cantidad posible de reactivos.
Para cumplir todos los requisitos, uso un tipo de líquidos iónicos,
los llamados “Deep Eutectic Solvents” o DES.
A diferencia de las sales comunes que necesitan temperaturas muy elevadas para fundir,
los DES son mezclas de dos o más componentes que forman un eutéctico
y permanecen en estado líquido a temperaturas inferiores a los 100ºC,
e incluso a temperatura ambiente.
Esta clase de líquidos iónicos se forman
cuando un dador de protones interacciona con un aceptor de protones por simples puentes de hidrógeno.

English: 
But, how am I bioinspired?
Well, I follow the well-established nature rules to produce hierarchical carbon materials
and then I try to use these materials in different applications.
The rules are simple:
You have to use self-assembly and phase segregation processes
to promote the formation of hierarchical structures.
You might employ aqueous solutions at near saturation conditions.
An of course economy of reagents
To do so I use a type of ionic liquid, the so-called Deep Eutectic Solvents.
Let´s call them DES from now on.
Unlike common salts that need extremely high temperatures to melt
and form a molten salt,
DES are mixtures of two or more components
that forman eutectic and remain liquid below 100 ºC,
or even at RT.
This kind of ionic liquids form
when a proton donor interacts with a proton acceptors by H-bonding.

English: 
These liquids show important advantages in compare to water and organic solvents.
They have an ionic nature;
They are thermally stable and have no vapor pressure
and they offer a wide diversity
of chemical compositions
and high solubility of a large variety of compounds.
What I do is to use a DES containing a common carbon precursor
to prepare a resin by adding a formaldehyde aqueous solution.
The added water partially breaks the DES
allowing formaldehyde to react with the carbon precursor
but while the resin forms,
a phase splitting takes place
and a polymer rich and a depleted phase are generated.
As a result, the final resin becomes porous.
When burning in a nitrogen atmosphere the resins,
hierarchical porous carbons are obtained,
which means that carbons have porous of different sizes
and they are all interconnected.

Spanish: 
Los DES muestran importantes ventajas
en comparación con el empleo de agua o disolventes orgánicos.
En primer lugar, su naturaleza es directamente iónica, son estables térmicamente,
no presentan presión de vapor, ofrecen una gran diversidad de composiciones químicas
y son capaces de disolver una gran variedad de compuestos químicos.
Lo que hago concretamente, es formar un DES
que contiene uno o varios precursores comunes de carbón y,
a partir de el, preparo una resina añadiendo una disolución de formaldehido a la mezcla.
Al añadir agua al DES, este se rompe parcialmente
y permite que el formaldehido reaccione con el precursor de carbón
formándose una resina polimérica.
Mientras la resina se forma, se produce una separación de dos fases,
una rica y otra pobre en polímero. Como resultado, la resina final es porosa.
Cuando se pirolizan las resinas en atmósfera de nitrógeno
se obtiene carbones con estructura porosa jerárquica,
esto es, con poros de diferentes tamaños interconectados entre sí.

Spanish: 
En todo este proceso, la bioisnpiración proviene del hecho de usar un DES.
Gracias al empleo del DES, puedo usar concentraciones elevadas de precursores de carbón
(ya que el DES actúa como disolvente y como precursor al mismo tiempo),
empleo menos agua que en las síntesis hidrotermales convencionales
y además, se genera una estructura jerárquica por separación de fases.
Dispositivos como los supercondensadores,
las pilas de combustible
o los materiales adsorbentes de gases requieren de materiales
con estructura jerárquica para su funcionamiento.
Lo que hago es modificar la composición inicial de los DES
para obtener carbones jerárquicos optimizados para las diferentes aplicaciones.
Por ejemplo, se puede modificar la composición inicial del DES
para modificar el tamaño de poro final de los carbones.
Al modificar el tamaño de poro de forma adecuada,
se pueden mejorar la densidad de energía y potencia de los supercondensadores
o la capacidad de adsorción de CO2 de los carbones finales.

English: 
In this process bioinspiration comes from using the DES.
Because of that I can use high concentration of carbon precursors
DES are the solvent and the precursor at the same time.
I use less water (common resins are made by hydrothermal synthesis)
and a hierarchical structure is generated by phase separation.
There are devices such as supercapacitors,
fuel cells
and gas absorbent materials that require of hierarchical materials to work.
I try to tune initial DES composition
to finally obtain hierarchical carbons optimized for these very different applications.
For example, one approach is to try to tune initial DES composition
to obtain different pore size carbons.
By tuning pore size I can enhance
supercapacitor power and energy densities
and, as well, I can also enhance CO2 caption over the final carbons.

English: 
Another interesting option is to choose different carbon precursor
in the initial DES to dope final carbons with different heteroatoms.
By doing so, you can use these materials as FC electrodes.
Well that is a summary of my work.
I would love to finish saying that Nature is wise
and it takes us years ahead optimizing materials
so research based on its knowledge is always of potential interest!

Spanish: 
Otra alternativa consiste en introducir precursores en el DES
que contengan heteroátomos de modo que los carbones finales queden dopados con estos.
De este modo, los carbones pueden emplearse como catalizadores en pilas de combustible.
Y bueno, este ha sido un breve resumen de mi tema de tesis.
Me gustaría acabar diciendo que la Naturaleza es sabia
y que nos lleva años de ventaja optimizando materiales,
por lo que la investigación basada en su conocimiento es siempre de gran interés.
