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lunes, 4 de junio de 2012

El grafeno, el material del futuro

Este versátil material permitirá fabricar desde dispositivos electrónicos con pantallas flexibles y transparentes y baterías ultrarrápidas a potentes paneles solares, sin olvidar aplicaciones en aeronáutica, medicina y otros sectores que se investigan en la actualidad. Además, supone una base excelente para crear nuevos materiales a medida, en función de las necesidades específicas. Es decir, algo así como materiales a la carta. El estudio de las propiedades del grafeno mantiene ocupados a una gran cantidad de científicos en todo el mundo.






El grafeno es un nuevo material, que dió el premio Nobel de Física de 2010 los rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov por sus trabajos pioneros en el desarrollo de este elemento, el cual es bidimensional en forma de lámina, ya que su grosor es de un átomo. Transparente, flexible, extraordinariamente resistente, impermeable, abundante, económico y conduce la electricidad mejor que ningún otro metal conocido. Algunas de sus posibles aplicaciones e investigaciones que se están realizando sobre él son:



Grafeno en lámina 

Es el grafeno de más alta pureza y el que reúne las mejores propiedades. Se emplea para fabricar electrodos de baterías, pantallas táctiles, células solares, electrónica digital y analógica de alta frecuencia o composites avanzados para aeronáutica. Para producirlo no se utiliza grafito, sino gas metano, que se transforma mediante una tecnología denominada deposición química en fase vapor (Chemical Vapor Deposition, CVD).El proceso se realiza en un reactor CVD donde se introduce un gas con carbono. Mediante la aplicación de energía se despositan los átomos de carbono sobre un substrato metálico. El siguiente paso es transferir la lámina de grafeno al substrato final que puede ser un polímero, vidrio, silicio u otros, dependiendo de la aplicación.


El precio varía según los tamaños y las propiedades. En los últimos años ha caído ya a la mitad. Una lámina de grafeno cuesta entre 300 y 1.000 euros, una cifra muy asequible para el consumo de investigación pero elevada para otros usos.

Baterías mucho más duraderas



El grafeno se utiliza, sobre todo, para ensayos. Se está trabajando mucho en almacenamiento de energía. En ultracondensadores (para automóviles, trenes eléctricos y para mejorar el rendimiento de las líneas de distribución eléctrica) y en baterías. Se ha demostrado que con electrodos de grafeno se consiguen baterías diez veces más duraderasDe hecho, este material podría solucionar uno de las grandes desventajas de los teléfonos inteligentes, cuyas baterías apenas duran un día. Los prototipos de baterías fabricadas con electrodos de grafeno son diez veces más duraderas que las que llevan los teléfonos que se venden en el mercado y se cargan en mucho menos tiempo (aproximadamente media hora). Sin embargo, habrá que esperar algunos años para disfrutar de estas baterías. Por ejemplo Nokia,por su parte, no prevé comercializar dispositivos fabricados con grafeno hasta dentro de cinco años.

El grafeno también podrá usarse en televisores OLED (Organic LED), que estarán fabricados con materiales orgánicos y más sostenibles con el medio ambiente.Ahora se utiliza como material tierras raras, como el indio, que tienen un impacto ambiental muy grande, además de que su precio se ha multiplicado por diez. La industria busca un sustituto más económico y sostenible, por lo que el grafeno se perfila como una de las alternativas.

Por lo que respecta a los paneles solares, se plantea  el objetivo de conseguir células de un 42% de eficacia (es decir, que conviertan en electricidad el 42% de la energía solar que reciben). Las que hay ahora en el mercado tienen una eficiencia de aproximadamente el 16%.

Grafeno en polvo

El grafeno en polvo se utiliza en aplicaciones que requieren un material más barato, como composite para construcción. Lo más frecuente es mezclarlo con otros materiales. El proceso de producción de grafeno en formato polvo básicamente parte del grafito como materia prima y consiste en realizar una oxidación violenta y un proceso de ultrasonificación para separar las pequeñas láminas de grafeno que componen el grafito

Sus propiedades no son tan buenas como el grafeno en lámina y conduce peor la electricidad. La demanda de este producto, cuyo precio depende de su pureza, sigue siendo pequeña. El de baja calidad cuesta menos de 10 euros el gramo mientras que el de alta calidad ronda los 100 euros.

“Trabajamos también con equipos de alta competición de vela, que necesitan complementos para las fibras de carbono (el grafeno las mejora)”. También se han hecho algunos ensayos en laboratorio para incorporarlo a la construcción aunque De la Fuente ve difícil su uso en este sector ya que “hacen falta volúmenes muy grandes y precios baratos”.

Los científicos estudian también las posibles aplicaciones en medicina. Por ejemplo, para fabricar biosensores y detectar ADN. También se especula con la posibilidad de producir implantes neuronales y regenerar tejidos nerviosos dañados, pero aunque estos avances médicos lleguen llegan a lograrse, tardarían años en aplicarse.

   

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