El grafeno, es duro, flexible, resistente y muy ligero y según los expertos, su utilidad es prácticamente ilimitada. Puede utilizarse tanto en la fabricación de microchips, smartphones, placas solares como en la aeronáutica.
En el campo de IoT, la fabricación de sensores con grafeno podrá llevar el Internet de las Cosas a cualquier entorno, superficie y material.
Incorporando estos sensores a diferentes materiales, podremos hacer que la tecnología sea cómoda, accesible y barata. Gracias a su conectividad será fácil dotarlos de funciones inteligentes que nos ayuden a monitorizar casi cualquier elemento.
Qué es el Grafeno, cuales son sus cualidades más representativas y que aplicaciones podemos darle.
El grafeno es la primera materia bidimensional descubierta y para muchos la sustancia más increíble y versátil jamás revelada, y que revolucionará multitud de sectores, entre ellos ayudará en la construcción de las Smart Cities.
En términos sencillos, el grafeno es un cristal atómico bidimensional compuesto de átomos de carbono posicionados hexagonalmente. Lo conocemos de sobra en objetos que forman parte de nuestra vida cotidiana como son los lápices, ciertas arandelas, discos de grafito o ladrillos.
La admiración por este material radica en sus espectaculares propiedades y que, aunque sea difícil de momento su tratamiento, hay un tremendo interés en desarrollarlo debido a su espectacular potencial.
Aunque la mayoría de nosotros no sabíamos de su existencia hasta hace relativamente poco, el grafeno lleva muchas décadas estudiándose.
El término grafeno como tal no fue usado hasta 1987, cuando se usó para describir las capas de grafito que tenían varios compuestos insertados entre estas capas. Ya desde los años 40 era investigado, y desde los años 70 ha habido intentos de desarrollar grafeno en capas cristalinas individuales, sin éxito ya que era inestable debido a fuertes interacciones en la superficie sobre la que era desarrollado.
Nadie, hasta hace poco había logrado descifrar cómo extraerlo del grafito, siendo unos investigadores de la Universidad de Manchester, los rusos Andre Geim y Kostya Novoselov los primeros en conseguirlo, en 2004, recompensándose a ambos profesores por tal gesta con el Nobel de Física en 2010.
Hoy en día, el grafeno está considerado el material del futuro y los campos donde se podría llegar a aplicar son innumerables, convirtiendo objetos con propiedades más seguras y resistentes.
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Cualidades Espectaculares
No podemos dejar de asombrarnos por las espectaculares propiedades y características que posee:
- Grosor: Tiene un grosor de apenas un átomo, o lo que es lo mismo, un millón de veces menor grosor que el de un cabello humano.
- Dureza: Se estima que su dureza sea entre 100 y 300 veces la del acero. Es más fuerte que el diamante.
- Peso: Es increíblemente ligero, pesando menos de un miligramo (0,77mg) por metro cuadrado. Esto es 6 veces más ligero que el acero a igualdad de grosor, y más ligero que la fibra de carbono. Su ligereza y pequeñísimo grosor harían que un gramo cubriera un campo de fútbol.
- Transparencia: Es casi totalmente transparente, ya que tan sólo absorbe un 2% de luz.
- Conductividad: Es un excelente conductor térmico y eléctrico, permitiendo que los electrones fluyan mucho más rápido que en el silicio. Conduce la electricidad 1000 veces mejor que el cobre.
- Flexibilidad: Es un elemento bidimensional, como un film, que le permite doblarse y deformarse como un papel. Esto le convierte en un material con mayor durabilidad ya que tiene menos posibilidades de rotura.
- Reactivo químicamente: Al reaccionar con otra sustancias y formar de esta manera nuevos compuestos.
Generalmente, desde el descubrimiento de un nuevo material, hasta que de éste se haga uso en el hogar, pasan 4 décadas. El grafeno, apenas una década después de su descubrimiento práctico, ya tiene productos piloto en todo el mundo, y cientos de empresas están globalmente invirtiendo miles de millones de euros en investigarlo.
España es el cuarto productor mundial del mundo (tras China, EE.UU. y Reino Unido).
Una década después de su descubrimiento práctico, el grafeno ya tiene productos piloto en todo el mundo
Usos Potenciales del Grafeno
Aunque ya existen productos que están empezando a hacer uso del grafeno, lo mejor está por llegar y apenas se ha palpado la superficie en cuanto a potenciales aplicaciones.
Energía
Debido a su capacidad energética y rapidez de carga, ya se está planteando su uso para baterías recargables. Otro prometedor uso es para células solares, debido a los electrodos, flexibilidad y ligereza del grafeno. Esteras multifuncionales de grafeno podrán dar uso a sistemas catalíticos de pilas de combustible para vehículos, ya que es más seguro para el almacenamiento de hidrógeno de estas pilas.
Electrónica e Informática
Al ser un excelente conductor de electricidad, resistente y ligero, es un excelente producto para pantallas (TV, ordenadores, tabletas, smartphones, etc.). Si a esto le añadimos su excelente flexibilidad y transparencia, estamos antes una posibilidad real de pantallas táctiles flexibles. El silicio casi ha llegado a su límite en cuanto a tamaño y velocidad de transistores, y con el grafeno este tamaño se puede reducir, a la par que se aumenta la velocidad, otorgándole un excelente potencial para transistores de considerablemente mayor velocidad de procesador. Ya se desarrolla una tinta a base de grafeno que permite imprimir circuitos con una impresora inkjet.
Salud y Consumo
Estudios predicen que el grafeno logrará que la desalinización de aguas sea no sólo más rápida, sino a un coste inferior. Se podrán crear envases más seguros para alimentos, así como aislantes mobiliarios que eviten el desarrollo de bacterias. Se espera se desarrollen prótesis más fuertes, flexibles y ligeras.
Transporte y Seguridad
Los medios de transporte pueden hacer uso de chasis y estructuras más ligeras y resistentes, logrando bajar consumo, y al otorgar mayor protección, reducir el número de víctimas. Ya hay desarrolladas para bicicletas estructuras mucho más ligeras y resistentes. Se logra un blindaje más flexible, fuerte, fino y ligero tanto en vehículos, como en chalecos antibalas y material policial y militar.
La cuestión no es saber si va a cambiar nuestras vidas
sino cómo y cuando
La comunicación M2M y el futuro de la intercomunicación 4.0 para nuestra empresa se hará de una manera más rápida, eficiente y segura gracias al grafeno.
Ejemplo de aplicaciones que en el pasado Congreso Mundial de Móviles (MWC) de Barcelona ya se presentaron como prototipos:
Conoce nuestra apuesta por la digitalización de las fábricas paso a paso
IoT y sensores
- Un sistema de frenado que ve a través de longitudes de onda invisibles por un humano (infrarojos), que detecta obstáculos cuando hay mala visibilidad, desarrollará la posibilidad de la conducción automática.
- Sensores incorporados en plantillas impresas en 3D que monitorizan el rendimiento de los atletas.
- Antenas de comunicación integradas en cualquier tipo de tejido, sensores táctiles y de presión transparentes, flexibles…
Energía
- Dispositivos que se calientas de manera instantánea, baterías que duran 10 veces más
En comunicación y datos
- El grafeno hará posible la red de alta capacidad de datos 5G. Podría llegar a multiplicar por 100 la velocidad de conexión.
En el área de salud
- Un fotodetector del ritmo cardiaco de una persona continuamente.
- Una mano robótica capaz de detectar actividad muscular y realizar el mismo movimiento que una mano humana esté realizando.
- Fabricación de huesos y músculos.
Actualmente, se comercializa de dos maneras: en lámina y en polvo. ¿En qué se diferencian?
• Grafeno en lámina: es de mayor pureza y alta calidad , 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, como conducir peor la electricidad.
Todavía tenemos que dar un nuevo paso en la historia de este mineral es un método de obtención que no resulte caro y que además mantenga sus propiedades. Investigadores en todo el mundo dedican sus esfuerzos a este fin y aunque los resultados obtenidos son prometedores, aún nos queda un camino interesante por andar.
Curioso vídeo desde donde nos muestran como puede ser nuestra vida dentro de 50 años.
