GRAFENO (II) PROPIEDADES Y USOS

A partir de su descubrimiento se comenzaron a investigar las características de este material encontrando que sus propiedades electrónicas son poco usuales lo cual puede permitir su uso en aplicaciones que posiblemente no fueran realizables con otros materiales.

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Alta conductividad eléctrica : que es empleada para crear pequeñísimos tubos (nanotubos) por donde fluye la corriente eléctrica. Además, al contrario que en otros sistemas bidimensionales que tengan pequeñas impurezas, en el grafeno los electrones no se pueden quedar aislados en zonas donde no puedan salir.

También en base a esta propiedad se están fabricando tintas conductoras basadas en el grafeno y que pueden ser utilizadas para imprimir antenas RFID con una impresora normal de chorro de tinta. Las etiquetas RFID son dispositivos destinados a la identificación de productos, como los clásicos y habituales “códigos de barras” pero con prestaciones muy superiores.(identificación por radiofrecuencia, por sus siglas en inglés)

Este año la empresa Vorbeck Materials lanzará en EEUU nuevos envases con un circuito conductor de grafeno totalmente integrado con el objeto de proteger los productos contra robo o el deterioro. 

Alta elasticidad (se expande más que cualquier otro material cristalino) y elevada resistencia (el material más resistente del mundo, aproximadamente unas 300 veces la del acero).

Esto significa que una hoja con el espesor típico de una bolsa de plástico podría soportar el peso de 2000 Kg. antes de romperse. Esto, junto su ligereza (similar a la de la fibra de carbono) le abre grandes posibilidades en el campo del blindaje y la seguridad personal

Elevada transparencia óptica: que junto a su conductividad eléctrica y su flexibilidad lo hace muy adecuado para la realización de pantallas táctiles ultrafinas.

Semiconductor a temperatura ambiente y que puede operar a escala nanométrica , con propiedades que ningún otro semiconductor ofrece,  que también es capaz de sobrevivir a la tensión a la que se ve sometido durante el proceso   utilizado para estampar conexiones eléctricas metálicas en los microprocesadores, (que ejerce una tensión que puede provocar el fallo de los chips), y al calentamiento generado por repetidas operaciones gracias a su  elevada conductividad térmica.

IBM  ha desarrollado ya un  nuevo transistor de grafeno capaz de operar hasta una frecuencia de 155GHz. Se trata de un componente que es como mínimo un 50% más rápido que su predecesor y que tiene una muy buena capacidad de eliminar el calor de su interior, por lo que no necesita ser refrigerado para operar a esa velocidad lo que apunta a que se podrán crear nuevos miniaturizados dispositivos electrónicos. 

El español Tomás Palacios, profesor del MIT, ha conseguido fabricar transistores de grafeno 10 veces más rápidos que los de silicio. Los chips del revolucionario material, de un átomo de espesor, podrían alcanzar velocidades de 1.000 GHz.

El grafeno puede reaccionar químicamente con otras sustancias para formar compuestos con diferentes propiedades, lo que dota a este material de gran potencial de desarrollo en todos los campos.

Un par de átomos de silicio incluidos en la estructura molecular del grafeno pueden comportarse como una especie de antena que permite construir dispositivos aptos para transmitir datos gracias a su capacidad para transformar la luz en energía eléctrica y viceversa.

Un nuevo tipo de memoria flash que combina el grafeno con el silicio para almacenar la información. La incorporación del grafeno a las memorias que conocemos como “flash” abrirá la puerta a dispositivos con mayor capacidad de almacenamiento, un menor tamaño y que soportan mayores temperatura.

Consume menos electricidad para una misma tarea que el silicio: Lo que propiciaría que las nuevas memorias  fueran “de bajo consumo”,  y que se extiendiera  la duración de cada recarga de baterías.

Soporta la radiación ionizante y presenta un menor efecto Joule, (se calienta menos al conducir los electrones)

Esto podría propiciar la aparición de discos duros del mismo tamaño de los de hoy día, pero capaces de almacenar 1.000 veces mas información. Científicos del Leibniz Institute for Solid State and Materials Research en Dresden, Alemania, acaban de inventar una novedosa técnica en donde es posible utilizar la estructura intrínseca del grafeno, para necesitar en el orden de 1.000 veces menos átomos para mantener una estructura lo suficientemente resistente como para aguantar los constantes cambios electromagnéticos requeridos para escribir y leer información.

Genera electricidad al ser alcanzado por la luz : Un dispositivo realizado con nanotubos de carbono puede convertir y almacenar la luz solar como energía química. De alguna manera, el invento del MIT se comporta como una batería cuyo “cargador” es ella misma, almacenando energía solar.

Presenta una elevada densidad : Aún no dejando pasar el helio (que se filtra lentamente incluso a través de una ventana de vidrio de un milímetro de grosor), sí deja pasar el agua, que estando en un recipiente de grafeno cerrado, se evapora prácticamente a la misma velocidad que si estuviese abierto, esta propiedad podría aprovecharse para el diseño de membranas para filtrado, separación o purificación de agua e incluso para destilación.

Otros posibles usos que se vislumbran:

Ultracondensadores destinados a usos en el ámbito energético. Estos dispositivos de almacenamiento de energía podrían ayudar al almacenar brotes repentinos de energía, lo cual sería muy útil para las energías renovables.

O como aditivo para los combustibles, ayudando a reducir su consumo.

¿Será el grafeno el material del futuro? ¿o simplemente será uno de tantos materiales que parece que asoman por esta nueva puerta abierta?



Fuentes:
fisica.uh.cu, wisphysics.es, neoteo.com,