En este blog se hablará sobre uno de los metales más fuertes del mundo. El grafeno.
Parte I: ¿Qué es el grafeno y de dónde viene?
¿Qué es?
Los científicos llevan años avisando que el grafeno es el nuevo material milagroso con el que impulsar baterías, pantallas flexibles y una inmensa cantidad de productos. Sus cualidades son la clave, pero también suponen la dificultad por la cual todavía no se ha implantado en muchos dispositivos.
Hace casi un siglo que se descubrió el grafeno, un material formado por una lámina de carbono puro en la que los átomos se unen como un panel de abejas. Está lámina es un millón de veces más fina que una hoja de papel.
El carbono es uno de los elementos químicos más importantes en la naturaleza. Se encuentra en todos los seres vivos y, según se distribuyan sus átomos, puede formar sustancias con distintas características.
¿De dónde se consigue?
A partir del carbono se consigue el grafeno. Este material surge cuando pequeñísimas partículas de carbono se agrupan de forma muy densa en láminas de dos dimensiones muy finas (tienen el tamaño de un átomo), y en celdas hexagonales. Para que te hagas una idea, su estructura es similar a la que resulta de dibujar un panal de abejas en un folio. ¿Por qué en un folio? Porque es una superficie plana, de dos dimensiones, como el grafeno.
También se obtiene a partir de una sustancia abundante en la naturaleza, el grafito. Ésta, forma parte de nuestra vida cotidiana, ya que se emplea para fabricar muy variados objetos, desde la mina de los lápices hasta algunos ladrillos.
Por otro lado, el empleo de otros métodos para su obtención enfocados en aumentar la cantidad producida no consiguen un producto con la calidad suficiente.
Actualmente, se comercializa el grafeno bajo dos formas: En lámina y en polvo. ¿En qué se diferencian?
• Grafeno en lámina: es de alta calidad y se emplea en campos como la electrónica, la informática o incluso la aeronáutica, donde se requiere un material muy resistente. Su producción es actualmente muy costosa.
• Grafeno en polvo: se usa en aquellos ámbitos que no requieren de un material de alta calidad. Su proceso de obtención es más barato y permite una mayor producción del producto, pero renunciando a parte de sus propiedades.
Pese a que el grafeno se conoce desde la década de 1930, fue abandonado por considerarlo demasiado inestable. No fue hasta muchos años después, en 2004, cuando los científicos de origen ruso Novoselov y Geim consiguieron aislarlo a temperatura ambiente. Este descubrimiento no fue baladí, pues gracias a él obtuvieron el Premio Nobel en 2010.
Parte II: Historia del grafeno y propiedades.
Breve historia
El grafeno no deja de ser un material curioso. Su existencia es conocida desde los años treinta. Ya en 1949 Philip Russell calculó su estructura electrónica de bandas, pero han tenido que pasar varias décadas para que se volviera a hablar de este material debido a que era un material altamente inestable donde las fluctuaciones térmicas podrían destruir el orden del cristal dando lugar a su fusión. Concretamente, no fue hasta el año 2004, cuando los científicos Andréy Geim y Konstantín Novosiólov consiguiesen aislar el grafeno a temperatura ambiente por el método de la cinta adhesiva, lo que les valió el premio Nobel de Física en 2010 y abrió las puertas a este nuevo material. Ni tan siquiera la palabra grafeno se adoptó desde el inicio, sino a partir de 1994, después de haber sido designada de diversas formas, como, por ejemplo, monocapa de grafito. A partir de esta fecha el interés por el grafeno no ha hecho más que crecer.
Propiedades del grafeno
El grafeno por definición posee unas características muy interesantes, algunas absolutamente asombrosas. Su grosor de tamaño nanométrico le hace ser transparente y muy flexible, pero al mismo tiempo, es un material muy duro y resistente. Entre algunas propiedades del grafeno se encuentran:
1. Es bidimensional y ligero, y cuenta sin embargo con una gran superficie específica (2600 m2/g), lo que le confiere una cierta capacidad de autoenfriamiento. Es flexible, elástico, maleable, de forma que admite elongaciones del 10% de forma reversible y puede doblarse un 20% sin sufrir daño alguno. Se puede enrollar para crear nanotubos o adoptar cualquier otra forma. Las superficies de los materiales en los que se aplica el grafeno por tanto, tienen menos posibilidades de quebrarse y son más duraderos.
2. Es más duro y resistente que el diamante, siendo unas 100 veces más resistente que el acero a igualdad de espesor. Aparte, es rígido, con lo que soporta grandes esfuerzos sin apenas deformarse. También es uno de los mejores conductores térmicos, mayor que la del cobre, el diamante o la plata, lo que le permite disipar el calor y soportar intensas corrientes eléctricas sin calentarse.
3. Es un multiplicador de frecuencias, de forma que, si se le aplica una señal eléctrica de cierta frecuencia, el grafeno genera ondas del doble o triple de esta frecuencia, permitiendo aumentar así las velocidades de intercambio de información de los procesadores.
4. Es muy denso e impermeable, incluso a la penetración de las moléculas más pequeñas que existen, las del gas helio. Sin embargo, deja pasar el agua sin dificultad.
Parte III: Aplicaciones del grafeno
Aplicaciones
El elevado número de propiedades del grafeno, o de los materiales basados en el grafeno, hacen que su espectro de potenciales aplicaciones sea muy amplio, prácticamente ilimitado. Así, ordenadores, teléfonos móviles, TV, equipos de música, son componentes que podrían mejorar sus propiedades con la utilización de este material. El grafeno también puede servir como material en la fabricación de drones, satélites o automóviles, haciéndolos más ligeros pero seguros. También en la construcción de edificios, pues los convertiría en más resistentes. Pero, sobre todo, destacan sus aplicaciones en el campo de la electrónica, donde a través de su capacidad para almacenar energía podría dotar a las baterías de una mayor duración y un menor tiempo de carga, establecer conexiones más rápidas, e incluso contribuir a mejorar el medio ambiente sustituyendo los materiales contaminantes que hoy en día nos vemos obligados a utilizar.
Parte IV: Conclusión y referencias bibliográficas
Se puede reconocer que el grafeno es un material del futuro, descubierto hace técnicamente poco y que nos puede propiciar muchos beneficios e innovaciones en tanto el mundo tecnológico, como el industrial, etc. El grafeno es en definitiva uno de los productos más importantes del mercado y comercio por todo lo que incluye y sus extrañas características,
Nota: Este blog se está realizando como proyecto escolar y únicamente con fines educativos e informativos.
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