Grafeno: Trabajo final

El mineral más duro que existe en la naturaleza.

Actualmente se habla mucho de un material que está llamado a revolucionar el futuro por sus grandes aplicaciones potenciales en distintos campos, que van desde las telecomunicaciones o la fabricación de chips para ordenadores ultrarrápidos, hasta una nueva forma para elaborar fármacos contra el cáncer o incluso un ascensor espacial. No hablamos nada más ni nada menos que del grafeno, un material cuya dureza supera la del diamante.

Se dice que hasta entonces el grafeno era conocido como un material unicornio, es decir, solo desde un punto de vista teórico. Este mineral puede ser encontrado en la naturaleza a partir del grafito, así como también puede ser sintetizado a partir de metano y otros gases ya que su composición básica no es otra que átomos de carbono. Las investigaciones sobre el grafeno aún siguen en marcha y en sus primeras fases, aunque ya se puede fabricar, ahora el reto es conseguir niveles de alta calidad.

Para empezar, grafeno en sí es un material muy fácil de encontrar, tanto así, que incluso se puede obtener de las minas de los lápices. Las primeras muestras de este material que hoy asombra al mundo se obtuvieron mediante un proceso extremadamente simple que consistió en ir retirando con un trozo de cinta adhesiva las capas de la superficie de un pequeño bloque de grafito.

En segundo lugar, el grafeno es un material que pertenece al dominio de la Física Cuántica, hasta el momento es considerado uno de los materiales más fuertes incluso con sus defectos y en el mundo es visto como un recurso que puede revolucionar los avances más importantes en la tecnología.  Es tan carbono puro como el carbón, el grafito y el diamante, pero la forma en la que están “ordenados” los átomos cambia enormemente sus propiedades. El grafeno está compuesto de una capa de un átomo de grosor dispuesta en forma de panal de abeja, ideal para ser usado en áreas pequeñas, pero su uso práctico requiere superficies con mayores dimensiones. Esto demanda uniones con pequeños granos cristalinos que podrían debilitar el material y hacer que se rompa con más facilidad, sin embargo, se demostró que incluso con estas imperfecciones el grafeno no deja de ser un material fortísimo. ([1])

Se ha concluido que este material innovador es 200 veces más fuerte que el acero e incluso más que el diamante, y cuenta con una gran flexibilidad a pesar de su gran dureza y resistencia, sin mencionar su gran capacidad conductora.

 “El grafeno ha supuesto una auténtica revolución en la tecnología de materiales de principios del siglo XXI ya que la extrema delgadez que pueden alcanzar estos materiales se refleja en una ligereza sorprendente combinada con una dureza considerable”   – (Menéndez, El Carbón en la Vida Cotidiana: De la Pintura Rupestre Al Ascensor Espacial , 2012, pág. 126)([2])

Es importante reiterar que el grafeno es el material conocido más resistente. Expertos afirman que haría falta poner encima a un elefante balanceándose sobre un lápiz para romper una sola hoja de este material puesta sobre una taza de café, y se estima que para atravesar una lámina de grafeno con un objeto afilado sería necesario establecer un peso sobre él de aproximadamente cuatro toneladas. Un material que supera con creces al acero e incluso al diamante.

Es un resultado interesante para el futuro del grafeno, ya que proporciona la evidencia experimental de que la fuerza excepcional que posee en la escala atómica puede persistir en muestras más grandes, es por ello que mediante este material se planea desarrollar televisores que se enrollen, o materiales derivados que reemplacen a la fibra de carbono.

Esta fuerza será de gran valor para que los científicos continúen desarrollando nuevos productos electrónicos flexibles y materiales compuestos ultra fuertes

“Según sus descubridores, es 200 veces más fuerte que el acero estructural,  de manera que sería necesario un elefante concentrando todo su peso en un punto del tamaño de un lápiz para romper una hoja de este material del grosor de una película de plástico transparente (…)” – (Martínez, Cuanto pesa la Tierra, 2009, pág. 136) ([3])

Sin embargo las hojas de dicho material no son tan perfectas, éstas muestran una inesperada debilidad de acuerdo con investigaciones recientes. El talón de Aquiles de este súper material del futuro se halla en forma de un anillo de siete átomos, que inevitablemente tiene lugar en las uniones de los límites de grano del grafeno, donde se interrumpe el grupo regular de unidades hexagonales. En dichos puntos, bajo tensión, el grafeno poli cristalino tiene la mitad de fuerza que las muestras cristalinas del material. Esto podría ser importante para la ciencia de materiales que usa grafeno en aplicaciones donde su fuerza intrínseca es un factor clave, como materiales compuestos y electrónica flexible o maleable.

En consecuencia cuando el grafeno se encuentra bajo algún tipo de fuerza, esta y otras imperfecciones pueden causar perturbaciones que se propagan a través de la estructura del nano material. Por lo tanto, termina siendo mucho más frágil de lo que se pensaba anteriormente, poniendo en duda una serie de usos alternativos que se imaginaron antes, incluyendo el campo de la tecnología. Sin embargo, no se sabe  de aplicaciones prácticas de este descubrimiento. Debido a esto, sólo podemos esperar que esta debilidad sea  manejable y que muchas innovaciones tecnológicas se puedan  iniciar en un futuro próximo.

En conclusión se puede afirmar como indica la tesis inicial, que el grafeno es un material cuya dureza supera a la del diamante gracias a su gran capacidad de resistencia, la cual ha sido demostrada mediante el cálculo del peso necesario para romper su estructura. Si bien nos encontramos frente al material más duro del mundo, incluso más que el acero y el mismísimo diamante, se confirma que éste posee un gran flexibilidad y el objetivo ahora es utilizar este recurso innovador en el ámbito tecnológico para la creación de nuevos dispositivos, lo que marcará un hito y una nueva era en la tecnología. Sin embargo, a pesar de su gran rigidez y flexibilidad se ha planteado que esta materia posee un “talón de Aquiles” que podría ser perjudicial en los nuevos avances, pero aún no se han hecho demostraciones prácticas y verificables que prueben lo contrario, por lo tanto, el grafeno seguirá siendo la materia prima más fuerte jamás conocida.

Webgrafía:

-Andrew Shea | Madrid (publicado el día 03/06/13 a las 14:06 hrs) “Confirman que el grafeno es el material más fuerte del mundo (incluso con defectos)”:

http://www.abc.es/ciencia/20130603/abci-confirman-grafeno-material-fuerte-201306031135.html

-Cesar Gutiérrez (publicado el día 28/07/08 sin hora) “Se confirma que el grafeno es el material más fuerte del mundo”

http://www.tendencias21.net/Se-confirma-que-el-grafeno-es-el-material-mas-fuerte-del-mundo_a2459.html

-“El grafeno” (sin fecha de publicación)

http://grafeno-tecnologia.blogspot.com/p/varias-aplicaciones.html

-“Gracias al grafeno podrás enrollar tu tv” (sin fecha de publicación)

http://scientiaetec.blogspot.com/2013/06/gracias-al-grafeno-podras-enrollar-tu-tv.html

-“Vilvo” (publicado el 03/04/13 a las 12:26) “Incluso el grafeno tiene puntos débiles”

http://xdciencia.blogspot.com/2013/04/incluso-el-grafeno-tiene-puntos-debiles.html

-“Científicos encuentran la debilidad del grafeno” (sin fecha de publicación)

http://gadgetsytecnologia.com/noticias-cientificas/cientificos-encuentran-la-debilidad-en-el-grafeno/

[1] Fuente: http://www.abc.es/ciencia/20130603/abci-confirman-grafeno-material-fuerte-201306031135.html

[2] Fuente: http://books.google.cl/books?id=kPrJQptYdzsC&printsec=frontcover&dq=el+carbon+en+la+vida+cotidiana&hl=es-419&sa=X&ei=tIOiUsXXL5e-sQTu64BI&ved=0CDgQ6AEwAA#v=onepage&q=el%20carbon%20en%20la%20vida%20cotidiana&f=false

[3] Fuente: http://books.google.cl/books?id=OZTnXWVT-tkC&printsec=frontcover&dq=cuanto+pesa+la+tierra&hl=es-419&sa=X&ei=gYSiUsnBHIrNsQSZ4ILwBQ&ved=0CC0Q6AEwAA#v=onepage&q=cuanto%20pesa%20la%20tierra&f=false