Grafeno el material del futuro

Este material ahora está en pleno proceso de investigación, en el que han depositado grandes esperanzas los científicos, y no es para menos ya que se espera que el grafeno cuente con enormes posibilidades. Para que nos hagamos una idea, es posible que en unos años esté presente en todas partes tal y como se encuentra el plástico en la actualidad. Entre sus características se encuentran beneficios de todo tipo, de las cuales se podrá sacar un gran provecho para hacernos la vida más fácil.

Son muchas las preguntas que nos hacemos todavía sobre el grafeno. Para que te hagas una idea completa sobre lo que este material representa en nuestro futuro, vamos a responder a las preguntas más importantes que nos ayudan a entender en profundidad para qué servirá y por qué tiene tanto potencial.

1. ¿Qué es el grafeno?

Realmente el grafeno es una alotropía del carbono. Para entender lo que es una alotropía, hay que entender que es una propiedad química que se da en ciertos materiales. Estos materiales son alotrópicos si se pueden presentar con diferentes estructuras. Esto implica que el mismo material también sea materiales diferentes conservando el mismo estado físico. Un ejemplo con respecto al carbono y sus alotropías son el grafito, el diamante y del material del que estamos hablando, el grafeno.

2. ¿Cómo surge este material?

Ahora que ya sabemos que el grafeno se obtiene a partir del carbono, veamos cómo surge. Para que aparezca el grafeno, particulas minúsculas de carbono se han de agrupar con una forma densa en láminas finas de hasta dos dimensiones y celdas que son hexagonales, llegando así al tamaño de un átomo. Su estructura ya la encontramos en la naturaleza, al tener dos dimensiones es parecida al dibujo en un folio de las formas que se crean en un panal de abejas.

El material del grafeno

Específicamente el grafeno se obtiene del grafito, que es una alotropía del carbono muy abundante en nuestra naturaleza. Tanto es así, que el grafito podemos encontrarlo realmente en cualquier parte, puesto que se emplea en la fabricación de lápices y en una gran variedad de objetos, llegando también a la construcción con algunas clases de ladrillos.

3. ¿Por qué el grafeno es más popular en la actualidad?

El grafeno no es un material que se haya descubierto ahora, se conoce desde 1930, y se abandonó toda investigación del material por ser considerado como muy inestable. Pasados muchos años después, hasta llegar al 2004 no fue investigado de nuevo. Fue en esta ocasión gracias a dos científicos rusos, Geim y Novoselov de la Universidad de Manchester, los que lograron aislar el grafeno a temperatura ambiente. Debido a este gran descubrimiento estos científicos ganaron en 2010 el premio Nobel en física. Así es como se iniciaron todas las investigaciones actuales sobre este material que es ahora tan popular.

4. ¿Cuáles son las propiedades del grafeno?

Entre sus propiedades encontramos sus enormes posibilidades. Estas son algunas de las más importantes:

  • Es flexible, tanto que incluso se puede enrollar.
  • Se trata de un material muy ligero.
  • Es considerado como el material más resistente, ya que es hasta 200 veces más que el acero.
  • Destaca por su alta conductividad tanto eléctrica como térmica, siendo mejor que la del cobre.
  • No le afecta la radiación ionizante.
  • Tiene la posibilidad de generar electricidad con su exposición a la luz solar.

Según investigaciones en la Universidad de Illinois, el grafeno puede llegar a tener capacidad también para el autoenfriamiento y la autoreparación. Es una idea que se tiene, al haber comprobado que cuando una capa de grafeno, sin importar el motivo, pierde una parte de sus átomos de carbono, los que hay a su alrededor se encargan de cerrar dicho hueco. Parece algo sorprendente, y ofrece una esperanza en el aumento de longevidad de los materiales fabricados con el grafeno.

5 ¿Cómo es el grafeno?

Se trata de un material que supone una unidad elemental básica en 2 dimensiones, con el que se pueden construir cualquier material del grafito en todas sus dimensiones. Tal y como indica la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) se ha de hablar de grafeno en relación a las relaciones estructurales, reacciones y otras propiedades en capas individuales del carbono. En definitiva, para comprender cómo es el grafeno, se puede describir como una molécula plana que está compuesta por diversos átomos de carbono, formando patrones de anillos hexagonales.

Este material por sus propiedades y las posibilidades que tiene es diferente a cualquier otro compuesto que se haya investigado. Esto significa que puede mejorar completamente las condiciones de la superficie en la que se aplique.

Grafeno en smartphones

6. ¿Qué usos puede tener el grafeno?

Las respuestas sobre los usos que puede tener el grafeno es lo que se está investigando, puesto que se tienen grandes expectativas sobre la utilidad de este material en nuestro futuro más próximo. Aunque aún no hay aplicaciones prácticas, los expertos consideran que debido a sus características destaca su uso principalmente en la tecnología. Teniéndolo en consideración en la fabricación de componentes y ordenadores mucho más rápidos, en la construcción de aviones más ligeros que funcionen con celdas solares y pantallas más sensibles al tacto. Se cuenta con la posibilidad de  smartphones con mayor duración, flexibles, más finos y semitransparentes.

También tiene aplicaciones potenciales en la fabricación de electrodos transparentes, células solares, moduladores ópticos, detectores ultrasensibles de gas, circuitos integrados mucho más eficientes y rápidos, entre otros muchos usos que se están investigando en la actualidad. Una de los usos más esperanzadores que tiene para la humanidad es la creación de membranas que conviertan el agua no potable en agua que resulte potable. Este avance abastecería a millones de personas en todo el mundo que mueren por falta de agua en buen estado. Además, se podrían crear plantas de desalinización más eficientes que las que hay ahora mismo.

7. ¿Cuál puede ser su futuro?

Según los investigadores el futuro del grafeno es muy prometedor debido a las características tan importantes con las que cuenta. Entre los enfoques y los usos que se le pueden dar, también se encuentran las del ámbito de la salud, y de la medicina más concretamente. Se tiene puesta la atención en la creación de las máquinas que realizan las radiografías. Actualmente, funcionan con radiaciones ionizantes, una forma de energía que provoca un gran desgaste en los materiales que hay a su alrededor. La utilidad del grafeno en estas máquinas es ofrecer una duración prácticamente infinita, esto supondría una inversión a la larga con muchos menos costes.

La ciencia tiene puesto en el punto de mira el grafeno en lo que corresponde al terreno de las energías limpias y renovables. Esto es debido a que tiene capacidad para generar mucha más energía por hora que las placas solares que hay en la actualidad. Su uso con respecto a la energía solar es un hallazgo muy importante, que será de gran utilidad cuando se acaben las reservas de petroleo.

Placas solares con grafeno

8. ¿Cómo se obtiene?

Esta es una de las claves ahora mismo de cualquier investigación acerca del grafeno. Si aún no se ha empleado para mejorar nuestra calidad de vida es precisamente por esta cuestión. Ya se sabe cómo obtener grafeno de alta calidad, sin embargo con el método tradicional deshojando el grafito con cinta adhesiva, la cantidad que se produce es muy pequeña y es totalmente insuficiente para su aplicación industrial. Diferentes métodos que se han investigado para una producción masiva, no han conseguido obtener aún un grafeno de buena calidad.

La verdadera revolución ahora mismo, será encontrar el modo de obtener este material en grandes cantidades conservando su calidad. Una vez descubierto, sus aplicaciones y el futuro que nos espera será totalmente diferente a lo que estamos habituados.

9. ¿Cómo se comercializa?

En estos momentos hay una empresa que cuenta con la licencia para producir este material y comercializarlo a gran escala. Se trata de Paragraph, que pretende que su uso comercial llegue a ser viable. Esta empresa recibió unos 3,4 millones de euros para desarrollar la maquinaria y emprender este proyecto a gran escala. Su principal objetivo es producir este material extraordinario de forma que los precios puedan ser asequibles para todas las industrias que pueden sacarle provecho.

Una industria que puede cambiar por completo cuando se comercialice en grandes cantidades a un buen precio el grafeno, es la del microchip. Esta industria tan potente a nivel mundial, dejará a un lado los transistores clásicos de silicio que llevan incorporados los chips, para fabricarlos en una base de grafeno, aumentando claramente su potencia, efectividad y rapidez. Es por este motivo que se dice que este material aumentará considerablemente la potencia de los procesadores.

Recientemente se está fabricando  y comercializando este material de dos formas:

  • Grafeno en polvo: se emplea sobre todo en aquellos ámbitos en los que no se necesita un grafeno de alta calidad. El proceso para obtenerlo es mucho más económico y también se obtiene una mayor cantidad de producto. Sin embargo, de esta forma hay que renunciar a muchas de sus propiedades tan características.
  • Grafeno en lámina: se usa sobre todo en ámbitos como la electrónica, la aeronáutica y la informática. Campos en los que se necesita un material con excelente resistencia. El problema son sus elevados costes de producción.

10. ¿Qué complicaciones presenta?

Las complicaciones que presenta han quedado claras, y son las que se están investigando para salvar la barrera que nos separa de poder aprovechar al máximo este mineral tan sorprendente. La complicación más notoria ahora mismo, es la de encontrar un método de obtención de este producto a gran calidad en proporciones industriales, a un coste lo más reducido posible. Científicos en todo el mundo están buscando en estos momentos resolver esta cuestión tan relevante para la humanidad.

También hay científicos algo más excépticos con la posibilidad de que el grafeno pueda llegar a sustituir del todo al silicio en los dispositivos electrónicos. Puesto que uno de los inconvenientes del grafeno es que no presenta resistividad o resistencia eléctrica, esto supone que no es capaz de dejar de conducir la electricidad, a diferencia del silicio. Uno de los investigadores más famosos que defiende esta postura es Walt De Heer, uno de los físicos más notables en el campo de la tecnología, que piensa que de ningún modo el grafeno será sustituto del silicio, más bien puede complementarlo.

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