¿Qué pasa con el grafeno? Promesas cumplidas y pendientes del material del futuro

Sabemos que el grafeno es una lámina de carbono de un solo átomo de espesor con propiedades únicas. Tiene una estructura cristalina hexagonal monocapa y es 200 veces más resistente que el acero. Es cinco veces más ligero que el aluminio y tiene propiedades eléctricas o térmicas únicas. Desde su descubrimiento escuchamos promesas acerca de cómo revolucionará muchas tecnologías y en algunos casos así ha sido. ¿Y cuántas de esas promesas faltan por cumplir a día de hoy?

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Todavía pendiente…

El grafeno es ideal para pantallas táctiles, OLED o LCD, pero todavía nadie ha dado el paso. Eso sí, todos tienen claro que en el futuro tendremos papel electrónico de grafeno. También pantallas de móviles ultraligeros con este material, pero… todavía no.
Su curiosa permeabilidad al agua, pero impermeabilidad a la mayoría de otros líquidos y gases, lo hace ideal para hacer filtros. Enseguida surgieron muchos planes para construir plantas desalinizadoras con grafeno. Será algo muy importante para muchas zonas del mundo poder conseguir agua dulce fácilmente. Pero todavía ninguno de esos filtros ha salido de un laboratorio.

pantalla grafeno

Pantalla OLED flexible experimental

Sabemos que se usa mucho la fibra de carbono para la estructura de aviones, y el siguiente paso será el grafeno. Muy resistente, sus propiedades eléctricas permitirán mejorar la resistencia a los rayos. Y ser en sí mismo un sensor para los esfuerzos, además de otras ventajas. Un avión tiene unos 100 kilómetros de cable y el grafeno en la estructura podría ahorrar la mayoría. Pero… de nuevo es algo en proyecto todavía.
Otra promesa del grafeno es su eficacia para celdas fotovoltaicas. Casi transparente, buen conductor de calor y electricidad, su comportamiento en ese uso es muy prometedor. Se anticipan no sólo parques solares más baratos y eficientes que los actuales, también menos contaminantes de fabricar. Incluso podríamos vestir en el futuro prendas cuyo exterior cargara nuestro móvil gracias al grafeno. Pero, como las demás promesas, será en un futuro más o menos lejano.

Resistente y conductor

Algunos de los usos reales y presentes del grafeno están relacionados con su resistencia mecánica. Basta añadirlo a otros materiales para multiplicar su fortaleza. Metales o plásticos se benefician y estos compuestos ya se usan en tecnología aeroespacial, construcción o dispositivos móviles. Ya existe un primer compuesto de goma para neumáticos que lleva grafeno. Perpetuus Carbon (Reino Unido) fabrica grafeno y ha desarrollado un compuesto de goma aditivado con el material mágico que ya se usa en neumáticos de bicicleta y llegará a los coches.

neumaticos grafeno

Neumáticos de bicicleta con Grafeno

Por otra parte el grafeno es el mejor conductor del calor del mundo. Como además es fuerte y ligero, es ideal para usarlo en piezas que requieren conducir o disipar calor. Se sabe que por lo menos un gran fabricante de móviles usa una lámina de grafeno para llevar el calor de los chips hacia zonas más templadas del interior del móvil.

Supercondensadores

Un uso que rápidamente se le vio al grafeno fue para fabricar condensadores. Un condensador es un componente electrónico que acumula carga eléctrica. Al contrario que una batería, prácticamente no tiene pérdida entre la carga y la descarga. Además esas cargas y descargas pueden ser rapidísimas. Pero hasta hace poco no había condensadores de enorme capacidad: son los supercondensadores.

Grafeno (2)

Tranvía chino movido con supercondensadores de grafeno

Su mayor aplicación actual es en vehículos eléctricos. Pero mucho más grandes que un coche o una moto: autobuses, tranvías o trenes. Cuando uno de estos vehículos con propulsión eléctrica frena, sus motores generan una cantidad enorme de energía en muy poco tiempo. Solamente un supercondensador puede recibir esta energía y almacenarla, pues las baterías necesitan más tiempo. Y luego, entregar esa energía de vuelta para ponerse en marcha. El fabricante chino CRRC ya tiene dos modelos con grafeno. Uno para autobuses, capaz de moverlo hasta 10 kilómetros tras cargarse en solo un minuto. Otro, para tranvías, se carga en 30 segundos y mueve al tranvía hasta 6 kilómetros. En su fabricación se contamina mucho menos que con materiales tradicionales, y no tienen riesgo de explosión.

Para coches o patinetes

Zap&Go es una empresa británica que también fabrica supercondensadores con iones de carbono y grafeno. Su objetivo es reemplazar muchas baterías actuales de litio: en patinetes, taladros, aspiradores… o coches. Iniciada como una empresa paralela a la Universidad de Oxford, están muy cerca de donde nacieron las primeras baterías de Litio hace 40 años. Ahora llega el turno de esta nueva tecnología, más barata de fabricar en gran escala, más ecológica y segura, y más duradera. Una “batería” de grafeno (supercondensador) puede durar de 20 a 30 años en uso normal.

¿Qué pasa con el grafeno? Promesas cumplidas y pendientes del material del futuro

Supercondensadores con grafeno y nanotubos de carbono

Otro fabricante destacado es el alemán Skeleton Technologies. Han patentado un tipo de ultracondensadores que usa una estructura de nanotubos de grafeno. Fueron de los primeros en lanzarse a esta tecnología, y juegan con ventaja. Comercializan “pilas” de diferentes tamaños, y se han usado en competición (KERS de F1 o Mundial de Resistencia), en algunos coches (sistema start-stop en semáforos) o en la Agencia Espacial Europea para diferentes sistemas espaciales. También se han especializado en grandes aplicaciones, por ejemplo para acumular energía en centrales eólicas. Cuando hace mucho viento la energía sobrante se conserva para que en momentos de calma se pueda seguir enviando.

Como vemos poco a poco sí van llegando aplicaciones del material “mágico” grafeno, aunque algunas de las más esperadas todavía nos harán esperar.

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