El Grafeno:

El Grafeno: Qué es, aplicaciones y porque razón cambiará nuestro planeta.

¿Que es el grafeno?

El grafeno proviene del carbono que es uno de los elementos químicos mas importantes en la Naturaleza. Este material surge en el momento en que pequeñas partículas de carbono se agrupan de manera muy densa en láminas de dos dimensiones muy finas. El grafeno se obtiene a partir de una sustancia abundante en la naturaleza, el grafito.

Un material revolucionario, vamos a descubrir en este post qué es el grafeno, que aplicaciones nos ofrece y por qué razón cambiará según mi opinión la vida del planeta. El grafeno es el material del futuro que conseguirá cambiar completamente los avances en tecnología que utilizamos hoy en día.

Llevamos ya bastante tiempo oyendo hablar en las noticias sobre el grafeno, se habla y se está estudiando una enorme cantidad de posibilidades así como innumerables ventajas que ofrece constantemente este nuevo material, todos hemos oído hablar en algún momento del Grafeno pero: ¿sabemos de qué se trata?

Vamos a intentar en este post despejar ciertas dudas y aprender más de este material que ya es llamado: el nuevo material de Dios.

Está llamado a ser el material del futuro pero todavía nos queda una barrera que se le resiste. Vamos a intentar descubrir en este post de mi blog toda la información de utilidad sobre este curioso elemento que cada vez cobra más fuerza y descubrir cuáles son sus posibilidades y sus barreras.

Un poco de historia sobre el grafeno

Sobre el año 1930 se descubrió este nuevo material que hasta 1984 no adoptó el nombre por el que el día de hoy se conoce, el grafeno. Un componente con numerosas esperanzas puestas en él, debido sus propiedades relacionadas con la conductividad térmica y eléctrica aparte de la resistencia y elasticidad que tiene.

Entre una de sus aplicaciones que afectaría en buena medida al usuario medio, seria poder emplear los dispositivos móviles a lo largo de mayor tiempo, con un menor calentamiento del teléfono, o bien redes WiFi con un grado de velocidad considerablemente más elevado.

Es además de esto, entre cien y doscientos veces más fuerte que el acero. Es un material impermeable, que se puede autoreparar y reanudar su forma, tiene mucha elasticidad y hasta el momento es el mayor conductor de energía y es transparente.

El grafeno se consigue desde el grafito. Este se extrae de las minas de lignito, minas que son muy abundantes en el norte de España y de ahí que somos uno de los países vanguardistas en la investigación y desarrollo del grafeno. El grafito es exactamente el mismo que se usa para fabricar lapiceros y pastillas de frenado, entre otros muchos.

Se comenzó a trabajar en el grafeno en los años treinta, pero se abandonó pues era considerado muy inestable.

En 2004 los científicos Konstantin Novoselov y André Geim lograron aislarlo y hacerlo estable para poder trabajarlo, lo que ha tolerado estudiarlo y revisar de qué forma sus aplicaciones son prácticamente ilimitadas.

Los campos en los que se está estudiando son aplicados a objetos de empleo rutinario en ámbitos como la electrónica o bien automoción

Se espera poder emplearlo en aeronáutica y también ingeniería aeroespacial, puesto que se ha probado que es uno de los materiales más resistentes que conocemos superando aun al diamante.

Pese a lo que puede parecer dado sus propiedades, el grafeno es un material muy barato, pero aún tiene el inconveniente de que todavía no se ha logrado localizar un proceso optimado al cien por cien para generarlo a gran escala de forma totalmente mecanizada, con lo que su proceso de fabricación prosigue de forma aún algo artesanal.

Empresas como la murciana Grabat Energy semeja que avanzan a grandes pasos para solucionar este inconveniente, y va a ser la primera empresa del planeta en crear una planta de producción de células de grafeno para baterías. La infraestructura tendrá veinte líneas de ensamblado y fabricación de baterías, superando en plena producción, los ochenta millones de células.

Utilidades del grafeno

El grafeno es la respuesta en forma de nuevos materiales al nuevo ciclo de la evolución tecnológica, al menos una de ellas o la más importante. Este es un  nuevo material en desarrollo que no va a ser lanzado hasta el año 2020 de manera indutrial y para todas las aplicaciones de la vida, reemplazando o bien acompañando a la tecnología en informática del silicio.

Según las últimas declaraciones del señor James D.Meindl, responsable del Centro de Investigación de Nanoelectronica del Georgia Institute of Technology, nos asegura que el componente del grafeno no empezará a comercializarse de forma generalizada hasta el momento en que no puedan avanzar más en los procesos de fabricación, y que al unísono lograsen reducir el tamaño de sus diseños ya que se encuentran desarrollando vías de tecnología y aplicaciones en muchos sentidos y con rápidos avances.

Las posibilidades que podríamos conseguir usando el grafeno son enorme y en muchos campos de nuestra vida. Los campos que más revolucionará son, el ámbito energético y sobretodo en la aeronáutica, se podrán construir baterías cada vez más capaces de durar muchísimo más tiempo que las actuales, con un consumo menor y un tiempo de carga muchísimo más corta. En este aspecto, las energías renovables pasarán a un plano considerablemente más importante en la energía que consumimos cada día.

Por ejemplo, las placas solares, serían mucho más eficaces que las de ahora con un consumo energético más ecológico y mucho menor impacto en la fabricación y la rehutilización. Existen un elevado número de aplicaciones y casos prácticos donde explotar este material, entonces, nos preguntamos:

¿Cuál es la razón por la cual no se comercializa ya?

La respuesta es muy sencilla, por el momento y por desgracia su alto coste de producción, para hacernos una idea 1 gramo de grafeno supone 100 dólares. Una cantidad económica todavía bastante elevada en su fabricación que ha supuesto que no resulte rentable para la industria por el momento, toda una lástima.

Otro inconveniente, y este es de tipo físico es una investigación efectuado por la Universidad de California ha revelado que este material podría tener efectos dañinos en el medio ambiente. El estudio resalta el comportamiento negativo que tendría el grafeno en aguas estáticas como la de los lagos pudiendo llegar a provocar daños medioambientales graves.

En verdad, una investigación publicada asimismo en la revista Environmental Engineering Science, resalta que el grafeno podría ser potencialmente tóxico para los humanos. 

Navegando por Internet para sacar más información que poner en este post, podemos observar como la tecnología avanza a grandes pasos, y por esta razón, estas revoluciones tecnológicas siguen evolucionando de forma cíclica. En otras palabras, la tecnología avanza dependiendo del conocimiento recién descubierto, y me pregunto entonces... ¿qué sucede con los materiales? De exactamente la misma forma que los dispositivos normalmente pueden quedarse desfasados, los materiales con los que se construyen y fabrican les pasa exactamente lo mismo, cerrando de este modo el ciclo vital útil entre productos y materiales, dejando sitio a nuevos materiales que permiten novedosos dispositivos y empezando un nuevo ciclo de los avances por época y material utilizado.

Peculiaridades del grafeno

Una de las mejores características que observamos en el grafeno, es que permite la posibilidad de transformar la luz que recibe en electricidad, lo que nos regala múltiples posibilidades en la energía en el sector de las energías renovables. Podemos empezar a imaginar por ejemplo nuestras casas con nuestras ventanas cubiertas por una estructura transparente compuesta de grafeno que de día estén produciendo electricidad y de noche podamos utilizarla.

También tiene otra característica muy atractiva, y es que es capaz de apresar la luz que nuestros ojos no ven. Esto se podría aplicar a multitud de usos, desde prosperar la visión de personas con lentes o bien deficiencias ópticas, hasta usarlo en los vehículos para prosperar la seguridad en la conducción a la noche y, de qué forma no, en el campo militar para dispositivos de visión nocturna.

Una de las peculiaridades que seguro más habéis oído, es la de aumentar las capacidades de las baterías. Una batería fabricada con grafeno puede llegar a tener una autonomía diez veces superior a las empleadas en nuestros días, con el beneficio aparte de que se carga en mucho menos tiempo. Esto abriría un nuevo horizonte en los automóviles eléctricos, donde ahora el tema de la autonomía y recarga es donde semeja que tienen su talón de Aquiles.

Otra ventaja de usar grafeno lo han descubierto estudiosos de la Nanyang Technological University en Singapur han creado un sensor fotográfico hecho de grafeno, incrementando la sensibilidad a la luz unas mil veces con respecto al que emplean las cámaras actuales. Esto dejaría hacer mejores fotografías en condiciones de poca luz, y en general en cualquier condición puesto que el sensor recibiría considerablemente más información. Además de esto, estos nuevos sensores de grafeno consumen diez veces menos energía y resultan considerablemente más económicos de fabricar.

En el campo de las telecomunicaciones, una antena creada con grafeno es capaz de ¡multiplicar por cien la velocidad de una conexión WiFi! Esto supondría poder mandar miles de datos a una velocidad considerablemente más alta que la presente. Por poner un ejemplo, sería perfecto para ver contenido audiovisual en HD, 4K y lo que aún esté por venir.

Terminamos con una característica bien interesante pensando sobre todo en los móviles inteligentes. Con el grafeno va a ser posible crear pantallas flexibles, lo que va a abrir un abanico increíble para todo género de diseños en dispositivos que, por poner un ejemplo, se amolden al contorno de nuestra cara o bien de nuestra muñeca. Ya hemos vistos dispositivos con pantallas curvas que hoy no han aportado una enorme mejora, no obstante esta capacidad deja que el dispositivo se adapte a lo que precisemos en todos y cada instante.

10 Aplicaciones del grafeno

El grafeno tiene gran cantidad de aplicaciones dependiendo de el ámbito en el que se utiliza. A continuación voy a enseñar 10 aplicaciones del grafeno que he encontrado y que se utilizan en la actualidad:

1. Grafeno en  la electrónica: se puede utilizar en la fabricación de microchips o de transistores, ambos elementos imprescindibles en prácticamente todos los dispositivos electrónicos. Existen muchas empresas que ya están desarrollando tintas conductoras, que es un tipo de tinta que conduce la electricidad y que se utiliza para imprimir circuitos con el uso de grafeno.
2. Grafeno en la informática: El uso del grafeno permitirá el desarrollo de ordenadores mucho más rápidos y con un menor consumo eléctrico que los actuales de silicio.
3. Grafeno en los teléfonos móviles: 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. 
4. Grafeno en la energía: 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.
5. Grafeno en el 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.
6. Grafeno en los Automóviles: 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.
7. Grafeno en motores y gasolina: 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 basado en el grafeno que mejore el rendimiento de los aviones militares en cuanto a consumo y rendimiento.
8. Grafeno en la alimentación: 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. Grafeno en el tratamiento del agua: Debido a su peculiar estructura de alta densidad permeable al agua, se estudia su posible uso para la desalinización del agua.
10. Grafeno en 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.

Para finalizar, como vemos el futuro del grafeno

Como hemos visto en este post del blog de Alejandro Ripio, el grafeno es un material con muchas posibilidades, del que seguro vamos a seguir oyendo hablar. No sabemos si va a llegar a incorporarse de forma masiva en nuestros dispositivos del mañana, pero si sabemos que se presenta un futuro apasionante pensando en la cantidad de materiales que se están descubriendo y desarrollando. 

No paramos de escuchar noticias sobre las nuevas baterías y capacidades de estas, y esto dejará crear dispositivos más potentes, considerablemente más capaces y con una batería con la autonomía que todos necesitamos. 

Cuando esto pase abrirán dos caminos que indudablemente van a dar un enorme salto cualitativo: la electrónica en todos los sentidos y la automoción y los transportes.

El grafeno cambiará nuestras vidas en el futuro