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moléculas de grafeno, un material innovador

Grafeno: ¿Qué es y para qué sirve?

Un material innovador y revolucionario

Tiempo de lectura: 8 min

Las investigaciones llevadas a cabo en los últimos años han dado lugar al desarrollo de nuevos materiales inteligentes y eficientes. Es el caso del grafeno, conocido como el ‘material del futuro’, por sus múltiples aplicaciones en diferentes sectores. Se trata de un material con un gran potencial, útil en muchos y muy diversos procesos, que van desde la fabricación de teléfonos inteligentes hasta la construcción de placas solares. 

¿Qué es el grafeno?

El grafeno es un material compuesto por una única capa de átomos de carbono. Es extremadamente delgado, ligero, resistente y posee propiedades excepcionales como alta conductividad eléctrica y térmica, flexibilidad y transparencia.

El grafeno fue descubierto en 2004, siendo una revolución para la ciencia y la tecnología debido a sus propiedades únicas. Es increíblemente ligero, unas 200 veces más resistente que el acero, flexible y transparente. Además, destaca por su alta conductividad eléctrica y térmica, lo que lo convierte en un material clave para aplicaciones en electrónica, energía, medicina y muchas otras industrias. Su versatilidad y potencial han llevado a que sea considerado el material del futuro.

¿Son el grafito y grafeno lo mismo?

Aunque están relacionados, el grafito y el grafeno no son lo mismo. El grafito es un alótropo del carbono compuesto por múltiples capas de átomos de carbono organizadas en estructuras hexagonales apiladas, mientras que el grafeno es una sola capa de esas láminas. 

Esta diferencia estructural le otorga al grafeno propiedades únicas, como una resistencia mecánica superior, mayor conductividad eléctrica y térmica, y una flexibilidad excepcional. Por otro lado, el grafito es más comúnmente utilizado en aplicaciones como lápices, lubricantes y baterías debido a su bajo costo y facilidad de extracción.

Principales propiedades del grafeno 

El grafeno es considerado el material del futuro gracias a su combinación única de propiedades físicas, químicas y mecánicas. Su estructura bidimensional formada por átomos de carbono dispuestos en forma de panal le otorga características extraordinarias que lo diferencian de otros materiales conocidos. A continuación, te presentamos las principales características que hacen del grafeno un material revolucionario:

  1. Ultrarresistente:
    Es hasta 200 veces más resistente que el acero, pese a su extrema ligereza.
  2. Ligero:
    Es un material extremadamente liviano, con un peso casi insignificante.
  3. Flexible:
    Puede doblarse y adaptarse a diferentes formas sin perder sus propiedades.
  4. Excelente conductor eléctrico:
    Tiene una conductividad eléctrica superior al cobre.
  5. Alta conductividad térmica:
    Transfiere calor de manera eficiente, ideal para aplicaciones en refrigeración y energía.
  6. Transparente:
    Permite el paso del 97% de la luz, haciéndolo útil en pantallas y paneles solares.
  7. Impermeable:
    Bloquea el paso de líquidos y gases, incluso de los átomos más pequeños como el helio.
  8. Biocompatible:
    Puede integrarse en aplicaciones biomédicas sin causar daños al organismo.
  9. Alta superficie específica:
    Ofrece una gran área por unidad de peso, útil para almacenamiento de energía y sensores.
  10. Capacidad de auto-reparación:
    Puede restaurar su estructura cuando se le aplican ciertas condiciones químicas o físicas.

Futuro del grafeno 

Estas propiedades del grafeno podrían ser de gran utilidad para innovar en diferentes sectores y significar una auténtica revolución. Veamos algunas aplicaciones del grafeno:

batería de un smartphone con grafeno

Alta conductividad

Mediante el uso del grafeno se podría ampliar por diez la vida útil de las baterías, además de cargarse en menos tiempo, lo que se traduce en una mejora de la autonomía. Es cuestión de tiempo que el grafeno sustituya gran parte de las baterías de litio, que son las que se utilizan actualmente.

dron pequeño y ligero de grafeno

Ligereza

Las características del grafeno también son idóneas para fabricar baterías para drones, ya que estas serían más ligeras y duraderas. Recordemos que estas piezas que acumulan energía son unas de las más pesadas en tecnología y reducir su peso podría ser una gran innovación. Con la aplicación del grafeno, se minimiza una de las mayores limitaciones que hoy en día presentan los drones.

pantalla flexible y transparente realizada en grafeno

Transparencia y flexibilidad

El grafeno es un material transparente y absorbe muy poca luz (sólo un 2%). Gracias a esta propiedad, y a su flexibilidad, se podrían fabricar pantallas flexibles para todo tipo de dispositivos. Además, el grafeno puede doblarse como si se tratara de papel de film, por lo que las posibilidades de rotura son mucho más bajas. Se podría aplicar en la fabricación de móviles, televisores, vehículos, etc. 

luces de automóvil de alta resistencia

Alta resistencia

Además de un excelente conductor eléctrico, el grafeno es un material muy resistente, por lo que se esperan grandes avances en el sector de la iluminación. Por ejemplo, las bombillas de grafeno podrían ampliar la vida útil de cada ampolla y consumir menos energía que las luces LED de las que disponemos en la actualidad. 

¿Para qué sirve el grafeno?

La comunidad científica se mantiene con ‘los ojos puestos’ sobre el grafeno y sus propiedades, ya que podría cambiar por completo nuestra forma de relacionarnos con la tecnología. Y no solo eso, también podría suponer importantes avances en diferentes sectores. A continuación, te detallamos una serie de usos y aplicaciones del grafeno:

etiqueta de eficiencia energetica en un smarphone

Aplicación del grafeno en el sector energético

El uso del grafeno en la fabricación de baterías recargables podría suponer un gran salto hacia la eficiencia energética. Gracias a las propiedades del grafeno, estos materiales evitarían que los dispositivos se sobrecalentaran, por lo que serían más duraderos, además de ligeros.

Aplicado a diferentes materiales de nuestros hogares, podría contribuir a una mejor regulación térmica de la vivienda y un ahorro en la climatización de los espacios. Por ejemplo, utilizando pintura con grafeno.

Por último, y con una mirada mucho más ambiciosa, se cree que esta innovación podría suponer un antes y un después en el sector de las energías renovables, ya que el uso del grafeno podría generar mucha más energía de la que se produce hoy en día.

fachada de edificio a medio construir

Aplicación del grafeno en la construcción

El uso del grafeno aplicado a la construcción promete mejorar el aislamiento térmico de los edificios. Y no solo eso, sino que podrían ser más resistentes a la corrosión, a la humedad y al fuego y, por tanto, más duraderos y eficientes.

Los materiales de construcción se perfeccionarían y se utilizarían componentes respetuosos con el medioambiente, como el hormigón con bajas emisiones de CO2 un material que es más resistente que el actual.

unión entre huesos

Aplicación del grafeno en la medicina 

Las aplicaciones del grafeno en el sector de la salud y de la medicina también son fascinantes. Gracias a las propiedades del grafeno se podrían desarrollar prótesis más fuertes, flexibles y ligeras. Incluso, podríamos estar hablando de fabricación de huesos y músculos que se introducirían mediante operaciones quirúrgicas.

Todavía en fase de investigación, se cree que el óxido de grafeno podría ser un buen aliado en el diagnóstico de enfermedades y su posterior tratamiento. Un elemento que se obtiene cuando el grafeno se oxida, convirtiéndolo en un material con propiedades mecánicas extraordinarias.

placa base con microschips de grafeno

Usos del grafeno en la electrónica

Las características del grafeno podrían cambiar el sector de la electrónica. Con la aplicación de este material, se fabricarían dispositivos más pequeños, ligeros, duraderos y eficientes, imposibles de obtener con los componentes que se utilizan a día de hoy.

Además, las propiedades del grafeno aplicadas a los circuitos electrónicos, conseguiría que los dispositivos ‘sean inmunes’ a la humedad, una de las principales causas de deterioro, algo impensable con los semiconductores actuales. A todo ello, se le suma la excelente conductividad térmica y eléctrica, 1.000 veces mejor que la del cobre.

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