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Grafeno, el material que no sólo pretende revolucionar el coche eléctrico

José Luis Gómez | @jlgomez1995 | 27 Sept 2021
Que Es Grafeno Estructura
Que Es Grafeno Estructura

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El grafeno es el material de moda, en boca de todo el mundo y al que se le atribuyen prometedoras aplicaciones en mil y un campos, desde la electrónica de consumo hasta incluso la medicina, como en el sector del automóvil. Sin embargo, por muy especial e innovador que parezca este material, el grafeno no deja de ser una de las diferentes formas en las que se presenta el carbono, como también lo es el grafito de un lápiz.

¿Qué es el grafeno?

El grafeno es un nanomaterial compuesto por carbono, en concreto, es una forma alotrópica de estructura bidimensional del mismo, lo que llevado al lenguaje de andar por casa, es una fina lámina formada por múltiples átomos de carbono con el espesor de uno sólo de ellos (0,000001 mm aproximadamente).

Así pues, el grafeno conforma una de las cuatro formas alotrópicas en las que se encuentra el carbono:

- Fullerenos (cero dimensiones): átomos de carbono ordenados creando una esfera.
- Nanotubos (monodimensionales): átomos de carbono ordenados creando una lámina enrollada.
- Grafeno (bidimensionales): átomos ordenados creando una lámina.
- Grafito (tridimensionales): átomos ordenandos creando una estructura volumétrica sin dimensiones preferenciales. Es la forma alotrópica más abundante y común.

Formas alotrópicas del carbono (M. G. Méndez Medrano, H. C. Rosu y L.A. Torres González, 2011)

Pero como dejábamos entrever al principio, a pesar de que el grafeno goza actualmente de un gran protagonismo, no se trata de un material recientemente descubierto. De hecho, desde la década de los años treinta se conoce de su existencia, pero no fue hasta el año 2004 en el que fue producido e identificado por primera vez por los profesores André K. Geim y Konstantin S. Novoselov de la Universidad de Mánchester, trabajo que les llevó a ganar el Premio Nobel de Física en 2010.

Para conseguir ese primer grafeno en estado libre los profesores utilizaron un método de exfoliación micromecánica, que de forma resumida, consiste en obtener capas de grafito con la “esperanza” de que algunas de ellas tangan el espesor de un átomo, lo cual quiere decir que se trata de grafeno. Por tanto, a partir del grafito, la forma alotrópica más abúndate del carbono, es posible obtener grafeno.

Aspecto y presentación del grafeno comercial

Propiedades del grafeno: ¿por qué es tan interesante?

Sin embargo, el interés que ha despertado el grafeno en la comunidad científica radica en su larga lista de propiedades, todas interesantísimas. De hecho, pocos materiales existen que reúnan todas ellas.

A nivel mecánico, se trata de un material muy resistente, unas 200 veces más que una lámina de acero de igual espesor, siendo además muy flexible y elástico y con un peso similar al de la fibra de carbono.

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Asimismo, tiene una gran conductividad eléctrica y térmica, pero con ventajas respecto a materiales tradicionales como un menor consumo de electricidad que el silicio o un menor calentamiento a la hora de conducir una corriente eléctrica.

Finalmente, también podemos decir que posee un comportamiento químico muy interesante que permite conseguir ciertos comportamientos mediante varias reacciones, además de ser un material transparente.


¿Para qué se utiliza o utilizará el grafeno?

Ahora bien, ¿cuáles son las aplicaciones del grafeno? Como decíamos al principio, al grafeno se le atribuyen múltiples aplicaciones en diferentes campos, aunque la gran mayoría de ellas aún se encuentran en fases experimentales.

Entre ellos, sus principales aplicaciones radican en la electrónica como una suerte de semiconductor para fabricar chips, al igual que actualmente se hace con el silicio, así como en la creación de cables de fibra óptica más rápidos o pantallas táctiles flexibles.

Pantalla Hyperscreen del sistema multimedia MBUX en el Mercedes EQE
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En cuanto al campo de la medicina, la Universidad de Mánchester está llevando a cabo estudios aún incipientes en los que se pretende usar al grafeno como agente anticancerígeno, además de existir otras investigaciones en las que se habla de implantes cerebrales basados en grafeno para tratar enfermedades neurológicas como la epilepsia o el párkinson.

Sin embargo, la aplicación más extendida y menos experimental se centra en el empleo del grafeno como componente para la elaboración de materiales compuestos con mejores propiedades mecánicas y/o eléctricas.

¿Por qué es interesante el grafeno en la industria del automóvil?

Evidentemente, la industria del automóvil se beneficia de todos los avances del grafeno en el campo de la electrónica de consumo creando esos nuevos chips, esas pantallas táctiles flexibles o mejores conductores, pero sin duda alguna, el gran avance a este sector llegará de la mano de os coches eléctricos y sus baterías.

Así pues, se espera que el grafeno permita conseguir baterías con una mayor densidad energética y con una mayor vida útil, y por qué no, también más económicas. Por ejemplo, un grupo de investigadores suecos ha creado un ánodo compuesto por un tipo de grafeno llamado Janus, el cual permite que una batería de sodio alcance la densidad energética de una de litio, siendo el litio un material más caro y escaso que el sodio.

Además, y dada la mayor conductividad del grafeno y menor calentamiento frente a otros materiales, también permite obtener batería con una mayor potencia de carga, algo crucial para superar uno de los grandes hándicaps del coche eléctrico.

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