El Grafeno

¿Qué es el Grafeno?

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.  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.

El grafeno 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.

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.

Utilidad del Grafeno

Para poder hacernos una idea de en cuántos campos distintos puede aplicarse el grafeno, es

necesario echar un vistazo a nuestro alrededor y ver todo lo que nos rodea. Ordenadores,

coches, teléfonos móviles y equipos de música son, por mencionar sólo algunos de

ellos, cosas que encontramos frecuentemente en nuestra vida cotidiana en las que el grafeno

se podría llegar a aplicar.

Por sus propiedades, el grafeno puede servir como material en la fabricación de aviones,

satélites espaciales o automóviles, haciéndolos más 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 puede 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 a materiales contaminantes que hoy en día nos

vemos obligados a utilizar.

No hay que olvidar su relevancia en el ámbito de la salud. Las prótesis de grafeno podrían

sustituir a las actuales, de diversos materiales. O incluso se podría aplicar para mejorar el

tratamiento de algunas enfermedades.

Por todo esto, no es de extrañar que se diga que su utilidad es prácticamente ilimitada y que

las barreras a su aplicación únicamente son las de la imaginación humana.

¿Cómo es el material del Grafeno?

El grafeno es un material que combina una gran cantidad de propiedades que no se dan

juntas en cualquier otro compuesto. ¿Qué significa esto? Que es capaz de mejorar por

completo las condiciones de cualquier superficie donde se aplique.

Y es que es un material muy duro, resistente, flexible y muy ligero; lo que permite

moldearlo según las necesidades de cada caso. Conduce muy bien tanto el calor como la

electricidad; y permanece en condiciones muy

estables cuando se le somete a grandes

presiones.

Su futuro en terrenos como la medicina se

presenta realmente prometedor. ¿Un ejemplo de

en qué se podría usar? En las máquinas con las

que se realizan las radiografías. Éstas funcionan

mediante radiaciones ionizantes, unas formas de

energía que hacen que los materiales que se encuentran a su alrededor se desgasten muy

pronto. Pues bien, el grafeno ofrecería una duración casi infinita, por lo que la inversión que

habría que realizar en la adquisición del material sería, a la larga, mucho menor.

Pero además, el grafeno es capaz de generar electricidad a través de la energía solar, lo

que le convierte en un material muy prometedor en el campo de las energías limpias. Para

que te hagas una idea de su potencial, si se construyeran con grafeno las placas solares,

podrían generar varias veces más energía por hora que las actuales. ¿Será este material una

de las herramientas necesarias para superar la crisis energética que previsiblemente se

desatará cuando se agoten las reservas de petróleo?

¿Cómo se obtiene el Grafeno?

Llegados a este punto, seguramente te preguntarás por qué, si el grafeno tiene tantas

cualidades y ofrece tantos beneficios, no se emplea para mejorar nuestra calidad de vida.

La respuesta es sencilla. Para que conserve todas sus propiedades, el mineral ha de ser de la

mayor calidad posible. Con el método tradicional de obtención a base de deshojar el grafito

con cinta adhesiva, se consigue grafeno de muy alta calidad, pero la cantidad producida es

mínima y resulta insuficiente para  su uso industrial. 

Por otro lado, el empleo de otros métodos para su obtención enfocados en aumentar la

cantidad producida no consigue 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.

El siguiente gran reto en la historia de este mineral es la búsqueda de un método de obtención

que supere esta barrera. Diversos equipos de científicos en todo el mundo dedican sus

esfuerzos a este fin y aunque los resultados obtenidos son prometedores, aún queda camino

por recorrer.

Aplicaciones del Grafeno

1. Electrónica: Podría emplearse en la fabricación de microchips o de transistores, ambos

elementos imprescindibles en prácticamente todos los dispositivos electrónicos. Existen

diversas empresas que ya están desarrollando tintas conductoras, que es un tipo de tinta que

conduce la electricidad y que se emplea para imprimir circuitos, a partir de grafeno. Además,

por sus especiales características los componentes electrónicos de este material permitirán el

desarrollo de dispositivos flexibles que podrán enrollarse o plegarse según las necesidades.

2. Informática: El uso del grafeno permitirá el desarrollo de ordenadores mucho más rápidos

y con un menor consumo eléctrico que los actuales de silicio. Además, se estima que un disco

duro de este compuesto, del mismo tamaño que uno de los empleados actualmente, podría

almacenar hasta mil veces más información.

3. Telefonía móvil: Con el grafeno se crearía una nueva generación de dispositivos

adaptados a la fisionomía del ser humano, sin formas ni colores preestablecidos, con pantallas

flexibles, plegables y táctiles. Además, diversos estudios recientes han comprobado cómo

nanocircuitos de grafeno podrían mejorar de manera significativa la velocidad y calidad de las

comunicaciones inalámbricas. Realmente, este tipo de productos suena casi a ciencia ficción,

pues medirían mil millones de veces menos que un metro.

4. Sector energético: Es otro de las que cambiarán de manera visible. Por sus propiedades

energéticas, el grafeno permitirá la creación de baterías de larga duración que apenas

tardarán unos segundos en cargarse. Además, las energías renovables pasarán a un plano

más relevante, ya que, entre otros, las placas solares recubiertas de este material serán

mucho más eficientes y permitirán una forma más ecológica de consumo energético.

5. Industria del blindaje: La extrema dureza del grafeno, unida a su capacidad de moldearse

y a su ligereza, lo hace un compuesto ideal para ser empleado en esta industria. Chalecos

antibalas, cascos y multitud de elementos de protección que se emplean por diversos

profesionales pasarán a ser mucho más ligeros y seguros.

6. Industria automovilística: Su aplicación en el chasis de los vehículos los haría mucho más

resistentes, por lo que el número de muertes en accidente de circulación anuales se podría

reducir drásticamente. Por otra parte, los coches híbridos se convertirán en una alternativa

real en vez de ser relegados a una representación minoritaria. Baterías de larga duración, con

tiempos de carga mínimos facilitarán que los conductores más reacios a estos vehículos los

vean con otros ojos.

7. Industria del motor y los combustibles: Hará de ambos más ecológicos y eficientes.

Actualmente, es de dominio público que el Pentágono ha invertido una gran cantidad de

dinero para fomentar el desarrollo de un aditivo basado en el grafeno que mejore el

rendimiento de los aviones militares en cuanto a consumo y rendimiento.

8. Industria alimentaria: Posibilitará la creación de envases para alimentos más seguros o

recubrimientos para los muebles del hogar que impidan el desarrollo de bacterias en su

superficie.

9. Tratamiento de aguas: Debido a su peculiar estructura de alta densidad permeable al

agua, se estudia su posible uso para la desalinización del agua. Algunos datos obtenidos a

partir de estos proyectos predicen que se podrá realizar esta tarea en un tiempo muy inferior y

con un coste mucho más reducido.

10. Desarrollo de la ciencia: La alta reactividad del grafeno con otros elementos químicos

distintos del carbono es una de las características que más atrae la atención en el campo de

la investigación. Ya se han descubierto algunos derivados del grafeno, como es el caso del

grafeno, que mediante la adición de hidrógeno en su estructura molecular da como resultado

un nuevo material aislante.