Estado Del Arte Grafeno

2015 GRAFENO

ESTADO DEL ARTE

24-4-2015

Contenido

INTRODUCCION ................................................................................................................................... 2 ¿Qué es el grafeno?............................................................................................................................. 3 Características ..................................................................................................................................... 4 ¿Cuáles son sus aplicaciones? ............................................................................................................. 5 IBM presenta su primer circuito integrado de grafeno .................................................................. 6 Chip de grafeno abre las puertas al desarrollo de pantallas flexibles y cámaras nocturnas .......... 7 GRAFENO: plásticos inteligentes ..................................................................................................... 8 GRAFENO: frecuencias de terahercios descubren secretos............................................................ 9 GRAFENO: control del hidrógeno .................................................................................................. 10 GRAFENO: revolución energética.................................................................................................. 11 GRAFENO: materiales en jaque ..................................................................................................... 12 GRAFENO: nueva era en blindajes ................................................................................................ 13 CONCLUSION ..................................................................................................................................... 14 Referencias ........................................................................................................................................ 15

INTRODUCCION

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, 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. 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. Desde entonces las investigaciones científicas sobre el grafeno y nuevas aplicaciones no se han detenido. En este documento se encuentran las aplicaciones del grafeno con más relevancia, y que seguramente tendrán un impacto tecnológico mundial.

¿Qué es el grafeno? El grafeno es un miembro de la clase de materiales de 2 dimensiones descubiertos por el grupo de investigación del profesor Andre Geim de la Universidad de Manchester. Consiste en un arreglo hexagonal de sp 2átomos de carbono -bonded, al igual que las que se encuentran en grafito a granel. Materiales 2D presentan propiedades muy interesantes, y son fundamentalmente diferentes de los materiales en 3D que nos encontramos todos los días. El descubrimiento de materiales 2D significa que los científicos tienen ahora acceso a los materiales de todos dimensionalidades, incluyendo 0D (puntos cuánticos, átomos) y 1D (nanohilos, nanotubos de carbono).

La superficie de un cristal de grafito. El grafito es un material en capas, y puede ser separado en hojas, formando estructuras como pliegues y plisados.

Se integra por átomos de carbono, ordenados de tal manera que forman una malla hexagonal, y con solo un átomo de espesor. “Su chiste está en que es muy flexible y casi irrompible, ya que es de la misma familia de materiales que el diamante; conduce la electricidad mejor que el arseniuro de galio y el calor, mejor que la plata”, explica el investigador del Instituto de Física de la UNAM, Gerardo García Naumis.

Características Propiedades especiales del grafeno no se detienen con la física raro. Es también: 

Los electrones son las partículas que componen la electricidad. Así que cuando el grafeno permite a los electrones se mueven rápidamente, se está permitiendo que la electricidad para mover rápidamente. Se sabe para mover electrones 200 veces más rápido que el silicio debido a que viajan con tan poco interrupción. También es un excelente conductor de calor. El grafeno es independiente conductora de la temperatura y funciona normalmente a temperatura ambiente.

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Como se mencionó anteriormente, se necesitaría un elefante con un excelente equilibrio de romper a través de una hoja de grafeno. Es muy fuerte debido a su invariable patrón y los fuertes lazos entre los átomos de carbono. Incluso cuando los parches de grafeno se cosen, sigue siendo el material más fuerte que hay.

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Esos fuertes enlaces entre los átomos de carbono del grafeno también son muy flexibles. Ellos pueden estar retorcidos, tiradas y curvados en cierta medida sin romper, lo que significa grafeno es flexible y elástico.

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El grafeno absorbe el 2,3 por ciento de la luz visible que le pega, lo que significa que se puede ver a través de ella sin tener que lidiar con cualquier mirada.

¿Cuáles son sus aplicaciones? Para poder hacernos una idea de en cuántos campos distintos puede aplicarse el grafeno, es necesario ver todo lo que nos rodea. Ordenadores, coches, teléfonos móviles y equipos de música, etc. 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.

IBM presenta su primer circuito integrado de grafeno Posted by admin on 12 junio, 2011

Investigadores de IBM han construido el primer circuito integrado con transistores de este revolucionario material, que permitirá fabricar microprocesadores, sensores y sistemas de comunicación mucho más veloces que los actuales. “Es un hito importante. Supone el primer paso para demostrar que ya podemos fabricar circuitos integrados de grafeno. Y de la misma manera en que se fabrican los de silicio, porque el mismo proceso sirve para ambos materiales. El próximo paso será fabricar el chip de grafeno”, asegura Elisa Martín Garijo, directora de Tecnología e Innovación de IBM en España. Aunque este circuito integrado de grafeno ha sido creado en laboratorio y su capacidad de cálculo todavía es limitada, explica Martín Garijo, “ya se puede utilizar en sensores, dispositivos móviles y pantallas”.

Chip de grafeno abre las puertas al desarrollo de pantallas flexibles y cámaras nocturnas Posted by admin on 13 mayo, 2012

Móviles flexibles y ordenadores que se podrán enrollar como una revista. Cámaras dotadas de visión nocturna que podrán hacer buenas fotos y filmar buenos vídeos incluso sin luz. Parabrisas que aumentarán la luminosidad de la carretera y el paisaje cuando se conduzca de noche… Son algunos de los múltiples avances que serán posibles gracias a un dispositivo electrónico flexible y ultrasensible a la luz desarrollado por investigadores del Institut de Ciències Fotòniques (ICFO). Lo han conseguido los investigadores del ICFO Frank Koppens y Gerasimos Konstantatos. La clave de su invento ha sido situar una capa cristalina de puntos cuánticos (la especialidad de Konstantatos) sobre la hoja de grafeno (la especialidad de Koppens). Los puntos cuánticos son esferas de 5 nanómetros de diámetro que absorben la luz con gran eficiencia. De este modo, se ha podido superar el obstáculo que planteaba la baja capacidad de absorción de luz que tiene el grafeno. Según los resultados de la investigación presentados en la revista Nature Nanotechnology, se ha multiplicado por mil millones la sensibilidad del grafeno a la luz. El ICFO ha patentado el invento y está estudiando la posibilidad de crear una empresa para explotarlo comercialmente, informa Silvia Carrasco, directora de transferencia de tecnología del instituto. Una posibilidad alternativa sería asociarse con alguna de las multinacionales de telefonía móvil o de tecnologías de imagen médica que se han interesado por el avance. Las posibles aplicaciones del dispositivo engloban dos grandes áreas. Por un lado, la flexibilidad del grafeno abre la vía a crear productos electrónicos que se puedan doblar, desde teléfonos móviles hasta pantallas de televisor. Crear estos productos requerirá hacer flexibles también otros componentes de los aparatos, algo “en lo que ya se está trabajando”, informa Koppens. Por otro lado, la alta sensibilidad a la luz del dispositivo -que puede tener un coste inferior a un euro- abre la vía a crear innovadores productos de fotodetección. Entre ellos, Koppens destaca las cámaras de visión nocturna y detectores de moléculas -basados en el análisis espectroscópico de la luz que reflejan- para el diagnóstico médico o la industria farmacéutica.

GRAFENO: plásticos inteligentes Posted by Administrador on 9 noviembre, 2014

En un trabajo conjunto entre ALEXADER BALADIN (UCLA) y KONSTANTIN NOVOSELOV (MANCHESTER), demuestran que añadiendo copos de GRAFENO al PET éste tiene una conductividad térmica similar a la del hierro y a la del plomo, cercana a la del silicio.

El tereftalato de polietileno conocido como (PET) fue producido por primera vez por los científicos británicos WHINFIELD y DICKSON en 1941. La patente cubría una invención de polímero para la fabricación de fibras y fue a mediados de los 40 cuando su uso industrial se extendió como fibra, aunque no fue hasta mediados de los años 50 cuando su aplicación en forma de film para envasar alimentos se impuso en el mercado. A partir de 1976 su uso se masificó para todo tipo de envases rígidos y actualmente, gracias a sus propiedades es el material más usado para la industria agro alimentaria. El uso de polímeros ha traído grandes avances en todo tipo de industrias, las distintas clases de polímeros y sus variables se usan prácticamente en todos los sectores desarrollando sus distintas virtudes, entre otros productos se utiliza en todo tipo de aislantes, juguetes, parachoques, ropa térmica, todo tipo de envases de comida o bebida y compuestos ultraresistentes … Las posibilidades de la aplicación de GRAFENO en distintos polímeros, con distintas propiedades, en todo un abanico de usos industriales, tal vez sea una de las noticias más trascendentales que ha salido sobre el material. La aplicación del GRAFENO a este nuevo compuesto aumenta por 600 su conductancia térmica abriendo la puerta a la electrónica sobre sustratos plásticos cotidianos, algo impensable hasta ahora por las bajas posibilidades del material a la disipación de calor, un requisito esencial.

GRAFENO: frecuencias de terahercios descubren secretos Posted by Administrador on 23 noviembre, 2014

El GRAFENO gracias a sus propiedades excepcionales y capacidad de trabajar en distintas frecuencias de terahercios, la posibilidad de hacer equipos que trabajen en la frecuencia de terahercios traerá una repercusión sin precedentes en los dispositivos de telecomunicaciones, dotándolos de una capacidad de transmisión de datos que nada tiene que ver con las actuales. Otro nuevo campo que abre el GRAFENO con sus propiedades y aplicaciones ilimitadas. La capacidad de atravesar los materiales de las ondas (en frecuencias de terahercios), el control que supone la manipulación de éstas y no siendo perjudicial en las superficies donde se aplique, nos deja sin secretos. Este nuevo escáner capaz de distinguir los pigmentos basado en GRAFENO ha sido fruto del trabajo en equipo de un consorcio de empresas europeas dentro del proyecto GRAPHENE-FLAGSHIP liderado por la Unión Europea. Abrir la posibilidad del manejo de las ondas en frecuencias de terahercios en la industria tanto de las telecomunicaciones como de la médica traerá aplicaciones inmediatas e impredecibles.

GRAFENO: control del hidrógeno Posted by Administrador on 27 noviembre, 2014

Científicos de todo el mundo siempre han estado detrás de poder conseguir el control del hidrógeno y sus reacciones químicas atómicas, no es de extrañar dado que el 75% de la materia visible de nuestro universo está basado en este importante elemento químico. El GRAFENO gracias a su tamaño, fortaleza y capacidad de reaccionar con partículas subatómicas, puede haber abierto la puerta al control del hidrógeno con una aplicación sin precedentes anteriores que traerá consecuencias planetarias. Una pila o celda de combustible es como una pequeña central nuclear, si bien en la central los reactores nucleares trabajan para la fisión de núcleos atómicos obteniendo energía del mismo en forma de calor, las pilas de combustible en cambio se basan en crear energía mediante un dispositivo electroquímico en el que el combustible y la oxidación fluyen para su reacción química y así crear energía eléctrica. Científicos de la universidad de Manchester en su último estudio publicado en la revista NATURE, ponen encima de la mesa la posibilidad real de separar el oxígeno del hidrógeno del medio ambiente de una forma eficaz que promete abrir una nueva era energética basada en la eficiencia y la sostenibilidad. Al tamiz atómico de carbono que vale tanto para descifrar una hebra de ADN en segundos como para sensor molecular de partículas, se le ha encontrado el aprovechamiento perfecto para crear aplicaciones inmediatas en las celdas de combustible. El equipo de Manchester sugiere en su estudio que las membranas atómicas de GRAFENO y GRAFENO BLANCO podrían extraer hidrógeno de la atmósfera húmeda y crear un generador eléctrico en forma de pila de combustible para crear energía del propio aire. Tal vez sea la noticia más importante que ha dado el GRAFENO en sus 10 años de vida por las consecuencias que traerá, esperamos con impaciencia su mayoría de edad, para entonces el mundo ya habrá empezado a cambiar su modelo energético.

GRAFENO: revolución energética Posted by Administrador on 27 noviembre, 2014

NIKOLA TESLA tenía la convicción de que su inigualable conocimiento sobre la transmisión inalámbrica de energia traería la posibilidad de tejer una gran red intercontinental de transmisión de energía eficiente y barata. Tesla Motors, parece tener controlado dos de los tres requisitos indispensables para hacer realidad un mundo eficiente energéticamente. Tesla puede ser un jugador aventajado industrialmente en la capacidad de almacenamiento y control de transmisión de energía sin cables y ultra rápidas. La producción, transmisión y el almacenamiento energético son los pilares de lo que creemos que debe ser una fuente de energía sostenible y eficiente, el GRAFENO ya a demostrado que es primordial para el futuro energético, pues domina los tres puntos cruciales para el futuro energético. Producción: si bien el GRAFENO es capaz de que las sucias chimeneas de las centrales térmicas contaminen menos o que sus características de impermeabilidad atómica consiguen que las centrales nucleares sean más seguras para evitar la radiación en el futuro, es el campo de la energía solar el que será el epicentro de la investigación de las posibilidades de producción de energía del material atómico, cruzando fronteras de conocimiento y abriendo puertas a crear nuevas formas de producir energía totalmente desconocidas hasta ahora. Transmisión: la gran malla de alta tensión con millones de kilómetros que cubre el planeta de norte a sur y de este a oeste en todos los países del mundo, será remplazada por materiales superconductores que darán la posibilidad de producir energía en lugares remotos donde se consume gracias a la poca o nula resistencia eléctrica que aportarán los nuevos materiales a la conductancia eléctrica. Las posibilidad de crear verdaderas autopistas energéticas hipereficientes tiene la puerta abierta, muchos proyectos del pasado como instalar paneles solares en los desiertos, tendrían un impacto descomunal, distintos estudios sugieren que si el 1% del Sahara fuera cubierto por paneles solares bastaría para alimentar nuestro voraz apetito energético mundial, la transmisión eléctrica es o será un factor clave para todo tipo de proyectos faraónicos como éste. Almacenamiento: el almacenamiento energético traerá el mayor auge nunca visto de las energías renovables, la inmensa cantidad de energía que se pierde por no poder almacenarla de forma forma eficiente como la solar o la eólica es demasiado alta para su propia sostenibilidad, un almacenamiento eficiente de energía traerá la posibilidad de entregas de energía a la carta, sin que se pierda nada de lo captado de forma correcta, ecológica y sostenible. La revolución energética vendrá de la mano de empresas como Tesla Motors, que no sólo se preocupa de la rentabilidad empresarial, sino que gracias a un modelo sostenible basado en el control de la técnica pondrá en

jaque a todos los sectores más importantes y superará en todos los ámbitos a lo que hoy conocemos como industria.

GRAFENO: materiales en jaque Posted by Administrador on 13 diciembre, 2014

GRAFENO amenaza a todas y cada una de las materias primas usadas industrialmente, y están esperando las consecuencias de una apertura industrial maestra de la capa atómica de carbono. Vamos a ser realistas, el petróleo es totalmente insustituible hoy en día, si bien su uso más común y conocido es su utilización para alimentar motores de combustión para el transporte de personas o mercancías, su versatilidad como materia prima industrial es la base de 40 sustancias químicas que a su vez sirven para 40.000 productos químicos estratégicos para el ser humanó, como son los fertilizantes, medicinas, pinturas, detergentes y envases de todo tipo. El GRAFENO puede destronar al petróleo en su aplicación más utilizada, que es la posibilidad de sustituir la gasolina como medio de alimentación de los cerca de mil millones de coches que circulan actualmente en todo el mundo, además de valer para hacer polímeros más ecológicos y resistentes que los actuales. El mero hecho de pensar que las ciudades podrían ser limpias y silenciosas gracias al GRAFENO provocará un gran movimiento del petróleo dentro del tablero industrial y se defenderá de todo tipo de ataques sin que nada pueda hacer contra su progreso.

GRAFENO: nueva era en blindajes Posted by Administrador on 11 diciembre, 2014

El GRAFENO abre la puerta a sustituir al kevlar como material estrella para los blindajes de todos los estilos. El kevlar, un material con medio siglo de edad desde su descubrimiento por una científica de Dupont (EEUU), ha reinado como el material más adecuado para todo tipo de blindajes por sus bondadosas propiedades, bien para proteger a personas con chalecos ligeros, flexibles y duros o para todo tipo de armaduras para vehículos, su superestructura molecular es capaz de hacer velas que aguanten huracanes y su versatilidad industrial permite proteger cualquier otro elemento que deba ser protegido de las inclemencias ambientales. Pueden aguantar las máximas exigencias en las condiciones más extremas, como las que aguantan los depósitos de combustible y los cascos de los pilotos de formula1. Si el kevlar tiene todas estas propiedades excepcionales es gracias a su estructura química y a la interactuación molecular del hidrógeno en el material sintético. Las posibles aplicaciones para sustituir al kevlar son inmensas, se ha creado un revuelo a nivel mundial gracias a que el GRAFENO en un estudio conjuntó de las universidades de Rice y Massachusetts han demostrado en el laboratorio que disipa la energía antes de la rotura por un impacto de proyectil mucho mejor que el mejor material usado actualmente, el kevlar. El material de Dupont nos parece un material fantástico para el blindaje, pero el GRAFENO en este campo específico también se queda sin rivales. U.S Navy ya trabaja en escudos electromagnéticos basados en GRAFENO para proteger sus antenas estratégicas de posibles tormentas solares, o su impermeabilidad química se estudia como escudó de la radioactividad en las nucleares, o que sus propiedades térmicas en todo tipo de motores y baterías ofrece la posibilidad de hacer verdaderos escudos térmicos con propiedades excepcionales como disipador de calor, para el cual Apple ya tiene una patente.

CONCLUSION

El grafeno puede tener la llave de una revolución energética: la de la producción, transmisión y almacenamiento energético supereficiente en el futuro, traerá una revolución energética sin precedentes en la historia, el control total sobre sus propiedades (requeridas en los puntos mencionados para hacer los materiales o productos con características excepcionales) será transcendental para un nuevo modelo energético e industrial. El grafeno muestra aplicaciones inmediatas e impredecibles. Por eso algunos investigadores y editores han bautizado al grafeno como “El material de Dios”, “Material del futuro” o “el material de ciencia ficción”. Los adjetivos hacia el material en todos los puntos del planeta no pueden ser mejores, está creando una expectativa en la ciencia difícil de superar, los productos con bondades excepcionales basados en GRAFENO vendrán seguro. Hay que darle tiempo, Ya ha demostrado sus propiedades de ciencia ficción, que se vaya implementando en la industria no es más que una cuestión de tiempo.

Referencias

 http://www.cnnexpansion.com/especiales/2015/01/21/7-preguntas-sobre-el-grafeno-elmaterial-del-futuro  http://www.infografeno.com/  http://grafeno.com/category/documentos-investigacion/  http://grapheneindustries.com/?What+is+graphene%3F