Ventajas del Grafeno– El Grafeno es un material basado en moléculas de carbono obtenidas a partir del Grafito, uno de los elementos más abundantes de la naturaleza.
Específicamente, el Grafeno es una lámina extremadamente delgada (del espesor de un átomo) de moléculas de carbono dispuestas en forma hexagonal, similar a un panal. Estas hojas pueden superponerse entre sí para crear una hoja manipulable.
Las principales ventajas del Grafeno son su alta resistencia y durabilidad, combinadas con una flexibilidad increíble. Es un material muy ligero y también es un excelente conductor.
En Doctrina Qualitas sabemos el impacto que tendrá en nuestras vidas el Grafeno, ya que es extremadamente fuerte, al mismo tiempo que es flexible y ligero, este material promete realmente cambiar el mundo.
Además tiene una gran capacidad para almacenar energía, por lo que tiene miles de usos, ya que es un material que puede mejorar eficientemente las funciones de cualquier otro existente.
Ventajas del Grafeno
En 2010, los científicos Andrey Geim y Konstantin Novosylov ganaron el Premio Nobel de Física por sus descubrimientos en el campo del Grafeno, que ya ha sido definido como el material del futuro.
Este evento representó el punto de inflexión en torno a esta sustancia, que se convertiría en una de las más investigadas en la ciencia.
Los últimos años han sido fundamentales para el desarrollo en las ventajas del Grafeno y para el conocimiento de sus múltiples aplicaciones.
La electrónica y la medicina han surgido como las principales áreas donde la aplicación del Grafeno puede ser fundamental, aunque todavía se están llevando a cabo muchos estudios para profundizar el conocimiento de todas sus propiedades.
La existencia del Grafeno no es en absoluto reciente, ya que se remonta a 1930. Sin embargo, en ese momento, los científicos abandonaron su investigación porque lo consideraban un material muy inestable.
Muchos años después, en 2004, la Universidad de Manchester encontró el Grafeno de una manera inesperada.
A continuación, vas a conocer todos los detalles que explican su potencial, comenzando por cómo se forma esta sustancia desconocida para la mayoría hasta hace unos años.
Además, podrás saber cuáles son las aplicaciones que se han descubierto hasta el momento y los países a la cabeza de las investigaciones.
Ventajas del Grafeno | Composición y Estructura
Puedes tenerlo frente a ti y no darte cuenta. A primera vista, parece que el Grafeno es un material cuya formación es difícil de entender para quienes no tienen experiencia en este campo.
Sin embargo, simplificaría las cosas si mencionáramos que el Grafeno es un material que proviene del carbono, como el grafito, que se encuentra en las minas de lápiz.
El Grafeno puede considerarse como una capa múltiple de grafito superpuesto. Ademas es una sustancia que se forma cuando partículas muy pequeñas de carbono se unen con una alta densidad y forman hojas bidimensionales muy finas y células hexagonales.
Tambien el grafito es un material de carbono que se encuentra en la mina de los lápices que usamos a diario.
Cada capa de anillos de grafito hexagonal tiene una altura aproximada de un átomo de carbono y esta característica, junto con la aplicación de técnicas muy especializadas, permite obtener capas extra finas de Grafeno.
Esta posibilidad y otras ventajas del Grafeno que veremos a continuación, hacen que este material sea cada vez más utilizado en muchos campos tecnológicos con altas expectativas.
El Grafeno perfecto sólo contendría anillos hexagonales, aunque en realidad pueden aparecer anillos pentagonales y heptagonales que se consideran irregularidades e imperfecciones en la estructura del Grafeno.
Esta estructura es la base de otras sustancias de Grafeno, como los fulerenos, los nanotubos de fibra de carbono o el propio grafito.
Grafeno y Grafito
El grafito es la unidad elemental 2D básica para la construcción de todos los materiales de Grafeno de todas las demás dimensiones.
Por ejemplo, puede ser arqueado en estructuras cero-dimensionales (0D), como fulerenos, enrollado en estructuras 1D, dando lugar a nanotubos de carbono, y finalmente, puede ser apilado sucesivamente, dando lugar a Grafeno tridimensional (3D).
Según la IUPAC (1)(Unión Internacional de Química Pura y Aplicada), el término Grafeno debe utilizarse cuando se habla de «reacciones, relaciones estructurales u otras propiedades de las distintas capas de carbono».
Teniendo esto en cuenta, no es correcto describir el Grafeno como «capas de grafito» (el grafito implica 3 dimensiones, mientras que el Grafeno implica enlaces de carbono en dos direcciones), «hojas de carbono» y conceptos similares.
Así, el Grafeno puede definirse como un hidrocarburo aromático policíclico infinitamente alternante de anillos de seis átomos de carbono, es decir, sería una molécula plana compuesta de átomos de carbono formando un patrón de anillos hexagonales.
Ventajas del Grafeno | Propiedades y Aplicaciones
Construcción
El Grafeno ya se está utilizando como componente de materiales en construcción, lo que implica como resultado final un edificio muy ligero, resistente a los terremotos, flexible y más grande gracias a este material.
Recubrimiento
Debido a la extrema dureza del Grafeno y su flexibilidad, se están creando prototipos de revestimientos de seguridad antibalas para la protección de personas y también se esta desarrollando en el ámbito militar.
Teléfonos inteligentes y ordenadores
Se esta trabajando en la creación de teléfonos inteligentes y tabletas de Grafeno superresistentes, ultraligeros y flexibles.
Medicina
Actualmente se están llevando a cabo pruebas con láminas de Grafeno ultra finas para recubrir los dientes, fabricar bisturís de Grafeno de alta precisión, conductores nerviosos y muchas otras aplicaciones innovadoras que están en este momento en desarrollo.
Baterías y conductores eléctricos
Gracias a las propiedades conductoras del Grafeno, se pueden crear paneles solares, baterías, cables y otros equipos para almacenar y transportar energía.
Desalinización
La disposición de las moléculas de carbono en el Grafeno permite filtrar eficazmente la sal del agua de mar, de modo que el agua potable puede obtenerse mediante desalinización con películas de Grafeno ultra fino.
Automóviles, motocicletas, barcos, aviones, etc.
Una carrocería de Grafeno dará como resultado coches, motocicletas y cualquier vehículo (incluidos barcos y cohetes) extremadamente resistentes y ligeros, reduciendo considerablemente el consumo de combustible y, al mismo tiempo, la emisión de gases de efecto invernadero.
Ventajas del Grafeno | Materiales de Grafeno
Otras ventajas del Grafeno se derivan de su utilización para la producción de diferentes materiales que son extremadamente resistentes, ligeros, duraderos y económicos.
En Doctrina Qualitas tenemos claro que este es el material del futuro y que tarde o temprano acabara implantándose e innovando en todos los ámbitos empresariales y sociales.
El Grafeno se está utilizando en la construcción para crear materiales altamente resistentes y económicos.
Por ejemplo, el hormigón (uno de los principales materiales de construcción del mundo) puede reforzarse con Grafeno, lo que resulta en un superhormigón que reduce el peso de cemento en un 30% para la misma durabilidad.
Es por eso que las ventajas del Grafeno están revolucionando el mundo, porque con este material se puede hacer casi cualquier cosa a precios reducidos y proporciona un mayor rendimiento y durabilidad.
Otros materiales derivados del Grafeno son:
Óxido de Grafeno
El óxido de Grafeno consiste en capas de Grafeno decoradas con grupos oxigenados. Es un material aislante que puede ser exfoliado en planos de entre 1-2.
Su fácil manejabilidad, gracias a que forma suspensiones estables en agua y en distintos disolventes polares, permite que sea utilizado en numerosas aplicaciones (materiales compuestos, optoelectrónica, tintas, recubrimientos transparentes, sensores).
- Dimensiones: 1-5 μm
- Espesor: 1.5-5 nm
- Dispersabilidad: Agua y disolventes polares
- Relación C/O por XPS (atómico): 2
- Resistividad: Aislante
Óxido de Grafeno reducido
El óxido de Grafeno reducido se obtiene por tratamiento térmico del óxido de Grafeno. Es un material conductor que forma dispersiones en algunos disolventes orgánicos. Algunas de sus aplicaciones son materiales compuestos, almacenamiento de energía o películas transparentes conductoras.
- Dimensiones: 1-5 μm
- Espesor: 0.01 g/cm3
- Dispersabilidad: Disolventes polares (DMF, NMP, DMSO)
- Área superficial específica: 454 m2/g
- Relación C/O por XPS (atómico): 20
Suspensión de óxido de Grafeno en agua
La suspensión estable de óxido de Grafeno en agua con alto contenido en cristales de 1 y 2 capas, preparada mediante exfoliación por ultrasonidos. Adecuada para su utilización en aplicaciones, como por ejemplo, preparación de materiales compuestos.
- Tamaño de lámina: 1-5 μm
- Espesor: 0.1-4 mg/ml
- Contenido monocapa (en 0.1mg/ml): 80%
- Dispersión: Disolventes polares
- Disolvente: Agua
Productos de Grafeno que ya Existen
Etiquetas de seguridad
La primera aplicación práctica real del grafeno fue en las etiquetas de seguridad. Por ejemplo, esas etiquetas de colores iridiscentes que se pegaban a muchas prendas. Seguro que las has visto muchas veces y no sabías que contenían grafeno. Gracias al grafeno, disponen de un circuito que actúa como alarma y se activa si se manipulan o si se abandona el local sin una desconexión segura. Estas etiquetas pueden arrugarse o doblarse sin dañarse y su coste es muy bajo, unos pocos céntimos por etiqueta.
Estas tintas ofrecen múltiples aplicaciones para la industria, ya que los circuitos electrónicos ultrafinos ofrecen infinitas posibilidades.
Palas de pádel
Actualmente, en el sector deportivo, ya hay productos que incorporan grafeno en su composición. Este es el caso, por ejemplo, de las raquetas de pádel, en las que el grafeno puede utilizarse tanto en las caras de la raqueta, es decir, en la superficie de impacto, como en el marco, para hacerlas más resistentes y aumentar su durabilidad. Además, también existe la posibilidad de incluir grafeno en la espuma que forma el cuerpo de las palas. Si miras tu raqueta, verás que muchas de ellas lo anuncian explícitamente.
Sensores médicos
Otra propiedad del grafeno es su capacidad para detectar cantidades mínimas de sustancias. El grafeno es capaz de detectar una sola molécula en un volumen mayor o menor. Estas propiedades se han desarrollado con el óxido de grafeno y algunas empresas médicas ya comercializan sensores basados en el grafeno.
Además de las aplicaciones médicas, estos sensores también pueden utilizarse en estudios medioambientales y de seguridad.
Entre las ventajas del Grafeno están su resistencia a la corrosión y las altas temperaturas, por lo que soñamos con un mundo futuro y no muy lejano, hecho casi en su totalidad de Grafeno, el material más útil que se ha creado en los últimos tiempos.
Vídeo: Ventajas del Grafeno el Material del Futuro
