El Grafeno y sus aplicaciones futuras
El grafeno es una sustancia compuesta por carbono puro, con átomos organizados en un patrón regular hexagonal, similar al grafito. Es un material casi transparente. Una lámina de un átomo de espesor es unas 200 veces más resistente que el acero actual más fuerte, siendo su densidad más o menos la misma que la de la fibra de carbono, y unas cinco veces más ligero que el aluminio.
El grafeno es una tecnología disruptiva que podría abrir nuevos mercados e incluso reemplazar tecnologías o materiales existentes, el grafeno se usa para mejorar un material existente y en una capacidad de transformación que se puede realizar su verdadero potencial.
La gran cantidad de productos, procesos e industrias para los cuales el grafeno podría crear un impacto significativo, todo se deriva de sus increíbles propiedades. Ningún otro material tiene la amplitud de superlativos que el grafeno presume, lo que lo hace ideal para innumerables aplicaciones.
La combinación de todas las increíbles propiedades del grafeno podría crear un impacto en la escala vista por última vez con la Revolución Industrial.
Áreas de aplicación
Transporte, medicina, electrónica, energía, defensa, desalinización; la gama de industrias donde la investigación del grafeno está teniendo un impacto es sustancial.
Y esto es solo el comienzo. Estos son solo los primeros pasos. El potencial del grafeno está limitado solo por nuestra imaginación.
Entre las propiedades destacadas de este material se incluyen:
- Es extremadamente duro: 200 veces más resistente que una hipotética lámina de acero del mismo espesor
- Es muy flexible y elástico
- Es transparente
- Autoenfriamiento
- Conductividad térmica y eléctrica altas
- Hace reacción química con otras sustancias para producir compuestos de diferentes propiedades. Esto lo dota de gran potencial de desarrollo
- Sirve de soporte de radiación ionizante
- Tiene gran ligereza, como la fibra de carbono, pero más flexible
- Menor efecto Joule: se calienta menos al conducir los electrones
- Para una misma tarea que el silicio, tiene un menor consumo de electricidad
- Genera electricidad al ser alcanzado por la luz
- Razón superficie/volumen muy alta que le otorga un buen futuro en el mercado de los supercondensadores
- Se puede dopar introduciendo impurezas para cambiar su comportamiento primigenio de manera que, por ejemplo, no repela el agua o que incluso cobre mayor conductividad
- Se autorrepara; cuando una lámina de grafeno sufre daño y se quiebra su estructura, se genera un ‘agujero’ que ‘atrae’ átomos de carbono vecinos para así tapar los huecos
- En su forma óxida absorbe residuos radiactivos
El año 2018 fue un año muy bueno para la industria del grafeno, ya que la adopción y comercialización del grafeno está creciendo constantemente en muchas aplicaciones y tipos de materiales
En resumen aquí están las 10 mejores aplicaciones de grafeno de 2018:
Resumen de usos del grafeno:
1- Desalinización de agua
Lockheed Martín, uno de los mayores contratistas de los EE.UU ya Ha demostrado con su filtro de última generación Perforene la eficiencia del grafeno en la del agua con parte ínfima de la energía de la que se usa actualmente .
2- Telemetría corporal
La monitorización de las magnitudes físicas y químicas gracias al grafeno permitirá una evaluación temprana del organismo sin precedentes.
3- Baterías
La independencia energética de los productos electrónicos será colosal gracias al grafeno, en un momento en el que las grandes ciudades se ahogan sobre su propia polución por sus ineficientes motores de combustión para generar energía.
4- Energía solar
Los receptores solares irán cambiando poco a poco del silicio al carbono, el grafeno tiene la capacidad de excitar a varios electrones cuando es alcanzado por cada fotón, esta peculiaridad hace que la malla atómica sea un candidato ideal para la energía solar.
5- Materiales compuestos
Los nuevos materiales y compuestos serán superlativos a todo lo conocido hasta ahora, además de ser inteligentes podrán generar calor o disiparlo de forma super eficiente.
6- Sensores
La capacidad del para medir y diferenciar distintos agentes por P.P.M no tiene igual, distintos estudios sugieren que los nuevos sensores podrían detectar una sola molécula del medio ambiente o actuar como chivato de lo que ocurre dentro del organismo corporal.
7- Chips
IBM ya a diseñado prototipos de chips que funcionan 10.000 veces más rápido que los actuales.
8- Cristales inteligentes
Cristales que se vuelven opacos y que a su vez pueden cambiar de color o ser receptores solares transparentes, crearán una nueva arquitectura en las grandes ciudades.
9- Anticorrosivo
El grafeno al ser uno de los materiales mas impermeables creará nuevos productos anticorrosivos
que dejaran atrás para siempre la oxidación tan molesta y tan cara para todo el planeta.
10- Conexiones neuronales
Distintos estudios sugieren la posibilidad de medir e interactuar con las señales eléctricas neuronales, abriendo un nuevo mundo en cuanto al conocimiento del cerebro humano.
11- Energía nuclear
El grafeno no sólo servirá para hacer vasijas nucleares mucho más seguras a la radioactividad si no que el agua pesada será producida de forma eficiente a unos costes y procedimientos que nada tienen que ver con los actuales, gracias al tamiz molecular que supone el grafeno para separar el teuterio del hidrógeno.
12- Energía eólica
Los nuevos aerogeneradores, serán más ligeros, más duros, más sensibles al viento y no sucumbirán a las inclemencias medio ambientales en un momento en el que la energía eólica offshore esta conquistando proyectos por todo el mundo.
13- Energía térmica
La energía termica tendrá un nuevo punto de partida en la gestión de calor generada por ella misma,el grafeno como mejor conductor posible hará que la técnica pueda hacer estas plantas mucho más eficientes.
14- Sensores de luz
Nokia ya ha puesto encima de la mesa sensores con una capacidad de absorción de luz para las futuras cámaras que no tienen igual en el mundo científico.
15- Imágenes atómicas
Fotografiar proteínas en estado puro, un hito recientemente conseguido por primera vez en la historia, hará posible la creación de patrones que puedan valer para multitud de enfermedades y sus posibles medicamentos.
16- Ropa inteligente
Sensores biométricos y electrocardiogramas que registran la frecuencia cardíaca en tiempo real ya se están trabajando para su implementación en la ropa.
17- Aleaciones
Con el oro, plata, cobre o aluminio, el grafeno ya ha demostrado que mejora incluso las propiedades de las mejores materias primas del mundo cuando se hace una aleación con él o se unen con el mismo.
18- Coches
A día de hoy es difícil elucubrar cuantos componentes de un coche estarán basados en carbono, pero es de suponer que en decenas de piezas estratégicas el grafeno será protagonista.
19- Barcos
Compuestos plásticos basados en grafeno ya tienen sus patentes para la industria naval, un material que logra reducir un 50% su resistencia al avance con una transparencia del 95% y que tan solo tiene una rugosidad de 0,8 micras, 200 veces menos que la mejor pintura del mercado, le auguramos un gran futuro.
20- Aviones
En un mundo en el que el ahorro de combustible es trascendental, científicos chinos han logrado hacer una aleación grafeno-aluminio con el que cubrir toda la aeronave con un peso y una resistencia a la rotura nunca vistas antes, su adopción esta asegurada.
21- Trenes
La logística sobre raíles será mucho más eficiente y segura gracias a las propiedades eléctricas del material, base de fuerza de uno de los vehículos más usados para el desplazamiento de las personas y mercancías.
22- Medicamentos
Científicos de la Universidad de Carolina del Norte y la Universidad Farmacéutica China han probado con éxito en ratones la aplicación de fármacos usando el grafeno como medio de entrega del medicamento a las células cancerosas.
23- Escáneres corporales
Las capacidades del grafeno de generar señales en la banda de terahercios posibilitará la adopción de dicha técnica en multitud de escáneres, supliendo a los famosos rayos X, los distintos estudios constatan que con esta nueva generación de escáneres las longitudes de onda serán mucho menos invasivas e inocuas para el cuerpo humano,
24- Conexiones medulares
Si algún material pudiera revertir las lesiones medulares, sentaría un hito sin precedentes en la industria médica, con la complejidad del cerebro humano y las nanométricas señales internas de la médula espinal encargadas de estimular las funciones motoras, el grafeno gracias a su tamaño y sus mágicas propiedades es estudiado para enlazar y recuperar motricidad en las partes afectadas.
25- Biónica
La ingeniería biónica gracias al material atómico creará complejos sistemas biológicos y electrónicos en beneficio de los órganos que funcionen mal, ojos y oídos biónicos están en estudio para su futura implementación entre otros.
26- Altavoces
Científicos de la universidad de Berkeley han conseguido crear una membrana de grafeno que situada entre dos electrodos crea un campo eléctrico necesario para que la membrana vibre y genere sonido de forma eficiente con un gasto energético muy inferior a los altavoces que nos encontramos actualmente en el mercado.
27- Micrófonos
Investigadores de la universidad de Belgrado han creado gracias al grafeno un prototipo de micrófono que con una sensibilidad de 15 decibelios mayor que los micrófonos convencionales revolucionarán la industria de la música.
28- Textil
La aplicación del grafeno a la industria textil traerá cambios impredecibles, la ropa además de ser anti bacteriana, monitorizará a la persona, será increiblemente fuerte a la rotura y suministrará calor de forma eficiente en caso de necesitarlo, en los deportes de alta montaña están prendas podrían ser vitales.
29- Wireless
El internet de las cosas y objetos tiene un nuevo punto de partida con el grafeno, su tamaño de 1 átomo de grosor, su capacidad de funcionar a terabits y su escaso gasto energético para realizar los trabajos, lo ponen en la diana para que sea un material trascendental para el internet de las cosas.
30- Envases inteligentes
Distintos envases como las botellas y latas ya tienen un chivato que cambia de color cuando la temperatura es la idónea para su consumo, los nuevos envases inteligentes prometen decirnos si algo está contaminado con algún agente patogeno o si es apto para su consumo antes incluso de abrirlo.
31- Aditivo
La capa atómica de carbono será el aditivo más usado por la humanidad, su capacidad de mejorarlo todo y conseguir mejores resultados gracias a su implementación no dejará indiferente a ninguna industria.
32- Catalizadores
La posibilidad real de usar grafeno para multitud de procesos catalíticos requeridos por la industria promete una nueva era en cuanto a las catálisis convencionales tal y como las conocemos.
33- Electrodos
El grafeno gracias a su alta superficie área y sus propiedades de conductancia eléctrica será el material más usado por la industria del almacenamiento energético, los nuevos electrodos basados en carbono son hasta 10 veces mas duraderos y permiten una entrega de energía mucha mas eficiente.
34- Chasis
El material más duro y ligero del mundo ya tiene un chasis en el mercado, en el caso concreto del coche, es una combinación de fibra de carbono, kevlar, titanio y grafeno otorgándole un peso y dureza que ningunean a los mejores chasis de los super deportivos que hay en el mercado.
35- Deportes
En enero del 2013 Novak Djokovic mostraba al mundo la primera raqueta con grafeno, desde entonces lo ha ganado todo, en tenis, ciclismo, esquí o cualquier deporte que necesite de la más alta tecnología para su mayor rendimiento el material atómico estará presente en un futuro inmediato.
36- Limpieza de la radioactividad
Las partículas radioactivas disueltas en el agua son extremadamente difíciles de capturar, pero gracias a un estudio científico de la universidad de Rice han descubierto que el óxido de grafeno hace masa y se fija a los isotopos radiactivos cuando estos entran en contacto en el agua, pudiendo retirar estas partículas dañinas del medio ambiente de forma segura.
37- Visión nocturna
El M.I.T a dado un paso de gigante para la masificación de gafas y elementos de visión nocturna en millones de dispositivo, la sencillez del proceso unido a las propiedades rompedoras del material bidimensional, hace que la costosa refrigeración criogénica no sea necesaria gracias a que el grafeno puede abarcar todo el espectro térmico, además de presión e intensidad del campo magnético y radiación.
38- Chalecos antibala
La industria militar ya está trabajando para la implementación del grafeno para todo tipo de blindajes, distintas pruebas de campo sugieren un cambio progresivo hacia polímeros basados en carbono mas duros que el kevlar y con la ligereza de los plásticos.
39- Pinturas
Las nuevas pinturas inteligentes son más resistentes, no se cuartean y hasta pueden aislar electromagnéticamente allí donde se aplique, la pintura solar basada en grafeno también se está estudiando para el amplio mercado de la energía solar, pintar una casa y que además de aislar humedades pueda generar energía podría romper el mercado.
40- Curtido de pieles
La aplicación del grafeno como aditivo para curtir todo tipo de pieles, hace de estos una resistencia sin igual en el mercado, sus posibilidades a la hora de sustituir a aditivos vegetales y al cromo pondrá patas arriba el mundo de los curtidos de alta resistencia.
41- Vendajes y elementos anti bacterianos
Las infecciones matan a millones de personas en el mundo, los nuevos estudios científicos subrayan la hostilidad de los elementos basados en carbono para multitud de patógenos, se podrán diseñar vendas y elementos anti bacterianos con grafeno para proteger al organismo de agentes externos no deseados.
42- Impresión 3D
Las impresoras 3D son actualmente la vanguardia tecnológica en muchos campos industriales, sus vastas posibilidades unidas a la posible adición del grafeno como mezcla a distintos polímeros y termoplásticos posibilitará la creación de novedosas formas de arquitectura y componentes electrónicos totalmente distintos a los conocidos hasta ahora.
43- Robótica
El grafeno será un material indispensable en el futuro de la robótica, todo tipo de sensores se montaran en los robots que serán extremadamente sensibles y con una posibilidad de tacto como si de un humano se tratara.
44- Telecomunicaciones
La transmisión y recepción de señales necesitarán del grafeno para un futuro interconectado, sus apabullantes propiedades unido a que puede trabajar en distintos espectros y longitudes de onda lo hacen el material numero 1 para transmisión de datos a velocidades cósmicas.
45- Odontología
Científicos rumanos ha visto en el óxido de grafeno la solución para que los empastes comunes no se oxiden y puedan perdurar en el tiempo de forma eficaz, subrayando también la baja toxicidad para las células madre de los dientes.
46- Materiales ortopédicos
Los sistemas músculo-esqueléticos conformados por huesos, articulaciones, tendones, ligamentos, nervios y músculos serán un objetivo de compuestos y piezas basados en grafeno para su eficiente reemplazo y correcto funcionamiento.
47- Filtro
Los nanoporos del grafeno no solo valdrán para desalinizar agua, se crearan distintos patrones y medidas para hacer agujeros a la carta en el material atómico, pudiendo filtrar o aislar el elemento requerido en cada momento.
48- Láser
La universidad de Cambridge ha demostrado la capacidad del grafeno de absorber la luz y soltarla en pulsos tan cortos como femtosegundos (milbillonesima parte de un segundo) las propiedades del material de poder trabajar en un amplio abanico de longitudes de onda abren la puerta a crear distintos dispositivos y aparatos médicos.
49- Invisibilidad
Albert Einstein persiguió los eclipses solares por todo el planeta para demostrar la posible curvatura de la luz cuando incidía en la misma la gravedad, con el grafeno y sus exóticas propiedades al ser alcanzado por la luz queda la puerta abierta a que los objetos puedan adquirir la invisibilidad.
50- Vida
El grafeno y sus aplicaciones salvaran millones de vidas en el futuro, no nos debería sorprender que el elemento químico mas importante para la propia vida; “el carbono”, se convierta en la base de una nueva era tecnológica que llevará al ser humano a un nuevo punto de partida industrial.
