Baterias mas durables gracias al Grafeno
Es uno de los materiales más finos, flexibles, fuertes y con mayor conductividad que existen. Y tan delgado que se le considera como un material de solo dos dimensiones. Aunque su estructura se describió hace más de ochenta años, fue aislado por primera vez en 2004 y sobre él descansa una buena parte del futuro de las sociedades tecnológicas, ya que sus aplicaciones potenciales son ilimitadas. Ahora, y por primera vez, el grafeno y sus posibilidades, pero sobretodo sus realidades, han ocupado por derecho propio un lugar destacado en esta edición del Mobile World Congress de Barcelona.
Bajo la bandera del proyecto europeo Graphene Flagship, dotado con mil millones de euros y cuya finalidad es convertir las posibilidades del grafeno en realidades comerciales, un buen número de empresas e instituciones europeas se han reunido este año en el Mobile para mostrar sus avances. Desde productores de grafeno a aplicaciones médicas avanzadas, pasando, cómo no, por algunas demostraciones del «estado del arte» de esta tecnología destinada a cambiar el mundo tal y como lo conocemos.
Sin embargo, la capacidad de predecir las fechas de llegada de las diferentes aplicaciones del grafeno tiene sus límites. Y depende, entre otras cosas, de la calidad del grafeno que sería necesaria para convertirlas en realidad. Por ejemplo, los investigadores estiman que el desarrollo de redes de comunicaciones inalámbricas ultraveloces, o de dispositivos ultraprecisos de diagnóstico médico por imagen, podrían no estar disponibles hasta finales de la década de 2020, mientras que para los nuevos fármacos contra el cáncer, o la sustitución completa del silicio (por grafeno) habría que esperar hasta 2030.
La razón es que los procedimientos para obtener grafeno son, hoy por hoy, muy complejos. Y se complican más cuanto mayores sean las exigencias de calidad para el nuevo material. En la actualidad existen diferentes métodos de producción, y cada uno de ellos obtiene variedades de grafeno con potenciales diferentes, que van desde la fabricación de «dispositivos flexibles» a las «super baterías», los cristales inteligentes o, incluso, a los escudos electromagnéticos.
Un buen ejemplo lo constituye la empresa riojana Avanzare, cuya actividad se centra en la fabricación de grafeno en polvo. Según explica Javier Pérez, uno de sus responsables, «las propiedades eléctricas y térmicas del Grafeno son únicas. Y nosotros fabricamos Grafeno en polvo para que pueda mezclarse con otros materiales o resinas y conseguir que tengan esas propiedades». Por ejemplo, un motor suele estar dentro de una caja que va acumulando calor y a la que le cuesta mucho disiparlo. Eso hace que el motor que está dentro se recaliente. Pero si la caja está hecha de un material con mezcla de Grafeno, la cosa cambia por completo, ya que el calor sí que se disipa, haciendo que baje la temperatura y evitando el recalentamiento.
«En la industria móvil, el Grafeno puede usarse ya para conseguir baterías que duren más, para las carcasas de los teléfonos… Y más adelante se podrá aplicar para fabricar pantallas flexibles»
Para Pérez, «a pesar de las enormes posibilidades del grafeno, hoy se utiliza aún para pocas cosas, especialmente para aprovechar su conductividad térmica. En la industria móvil, el grafeno puede usarse ya para conseguir baterías que duren más, para las carcasas de los teléfonos… Y más adelante para fabricar pantallas flexibles. Pero una aplicación que veremos de inmediato será el uso del grafeno para fabricar la fina capa que recubre y aísla a los circuitos electrónicos del móvil y otros dispositivos electrónicos, que disipará el calor y evitará que se recalienten, prolongando así su vida y mejorando las prestaciones».
El grafeno tiene el potencial de revolucionar muchos aspectos de nuestra vida al mismo tiempo. Algunas aplicaciones podrían aparecerán muy rápido, mientras que otras necesitan aún de muchos años de duro trabajo e investigación. Las diferentes aplicaciones requieren diferentes calidades de grafeno y las que usan la calidad más baja (pantallas, baterías, plásticos inteligentes, serán las primeras en aparecer, mientras que las que necesiten las calidades mayores pueden tardar aún décadas en hacerlo.
La empresa Zap&Go, por ejemplo, mostró en el MWC un prototipo de batería basada en el grafeno que haría las delicias de millones de personas. De hecho, el sistema permitirá cargar varios dispositivos al mismo tiempo, y lo mejor de todo es que podrá hacerlo en apenas cinco minutos. Los portavoces de la firma no dan aún una fecha concreta de comercialización, aunque aseguran que «será pronto».
«El Grafeno permite reducir el tamaño de los sensores, de un milímetro a solo diez micras. Es decir, que con ellos podemos recoger mil veces más datos que ahora en la misma aérea del cerebro»
Los que tampoco han querido esperar más tiempo son el Instituto Catalán de Nanociencias y el Instituto Nacional de Microelectrónica, que han desarrollado un sensor de grafeno especialmente diseñado para detectar la actividad eléctrica cerebral. Según la investigadora Elisabeth Prats-Alfonso, «el grafeno permite reducir el tamaño de los sensores, de un milímetro a solo diez micras. Es decir, que con ellos podemos recoger mil veces más datos que ahora en la misma aérea del cerebro. Esto se puede traducir en dispositivos que nos ayuden a conseguir un patrón completo de señales cerebrales».
A partir de ese momento, según la investigadora, «un simple teléfono móvil, conectado al sensor implantado en el cerebro de un epiléptico, podría detectar la proximidad de un ataque y dar la alarma». Aunque el sistema aún no se ha probado sobre seres humanos, si se ha hecho sobre ratones, con resultados muy esperanzadores.
Para la empresa FlexEnable, de Cambridge, que se dedica a fabricar pantallas flexibles, hasta ahora el grado de flexibilidad de las pantallas está limitado por la flexibilidad de los circuitos. Lo curioso es que esta empresa no utiliza solo Grafeno, sino que ha desarrollado una serie de materiales plásticos que permiten construir circuitos flexibles.
Circuitos electrónicos de plástico o que pueden cambiar de forma, doblarse y recuperar después el aspecto original, y todo sin necesidad de dejar de funcionar. Los circuitos, contengan o no grafeno, se disponen en finísimas capas transparentes que se colocan unas sobre otras. El resultado final es una fina lámina transparente, una pantalla que lleva toda la electrónica «embebida» y que puede colocarse directamente sobre la piel, en cualquier parte del cuerpo, y mostrar información de cualquier tipo.
También el Instituto de Ciencias Fotónicas presentó un sensor de ritmo cardiaco transparente y parecido a una lámina de plástico, aunque esta vez fabricado a base de grafeno. Con solo poner un dedo encima de la lamina, que se puede colocar sobre cualquier superficie, el sensor muestra una gráfica del ritmo al que late nuestro corazón. La idea del Instituto de ciencias fotónicas es fabricar pequeños sensores que podremos llevar pegados directamente a la piel y que serán capaces de monitorizar distintas constantes físicas de nuestro organismo.
El camino del grafeno, pues, está abierto. Y si bien es cierto que falta aún mucha investigación y largos años de espera para que el grafeno forme plenamente parte de nuestras vidas, también lo es que su avance resulta imparable que el número de aplicaciones concretas de este «material milagro» crece a cada día que pasa.
