2陋 Edici贸n
Introducción general Pág. 3
Informática y electrónica Pág. 4-7
Medicina Pág. 8-11
Energías renovables Pág. 12-13
Aeroespacial y automovilística Pág. 14-17
Varios Pág. 18-22
Bibliografía Pág. 23
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Introducción general ¿Qué es el grafeno?, ¿cuáles son sus propiedades?, ¿cómo se obtiene?, ¿cómo puede afectar a nuestras vidas en un futuro cercano?. Todas estas cuestiones serán respondidas en nuestra revista: “Grafeno: el material del futuro.”, la cual se publicará en formato digital dividida en varias ediciones durante este curso. La finalidad principal de este proyecto es dar a conocer la historia, las cualidades y aplicaciones de este versátil e innovador material que está revolucionando el mundo científico y tecnológico actualmente.
Somos un grupo de alumnos del centro I.E.S. Los Colegiales de Antequera, en este trabajo vamos a realizar una investigación sobre el grafeno y plasmarla en varias revistas. Nuestro grupo está compuesto por: Juan Antonio Campos Hoyos, José Arjona Gámez, Manuel Jiménez Salas, Mario Romero Becerra y Alberto Sánchez Venegas. En esta segunda revista, hablaremos sobre las diversas aplicaciones del grafeno en los distintos campos científicos actuales como la informática, la electrónica, la medicina, las energías renovables, la industria automovilística y otras aplicaciones sin "categorizar".
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Informática y electrónica
Ahora, el grafeno no sólo es una realidad, sino que puede significar una completa revolución tecnológica. Las potenciales aplicaciones del grafeno en la electrónica son “inmensas”. Al ser un material resistente y un excelente conductor de la electricidad, puede utilizarse para fabricar recubrimiento de pantallas táctiles y baterías más eficientes y respetuosas con el medio ambiente, lo que supondría grandes cambios en el mundo de la informática, el ocio y el almacenamiento de energía y datos. De hecho, la multinacional americana IBM, dedicada a la fabricación y distribución de productos informáticos, ya anunció a principios de 2010 la creación de un transistor basado en el grafeno que ofrece una velocidad de procesamiento de 1000GHz, aproximadamente 25 veces más rápido que las computadoras actuales compuestas de silicio. Por otro lado, la conocida empresa Apple tiene ya 14 grupos de trabajo centrados en el desarrollo de las aplicaciones de GRAFENO, y tiene una patente de una batería que usa este material como disipador de calor. A continuación, pasamos a profundizar un poco en las distintas aplicaciones de este material en el mundo digital.
Transistores y procesadores
Existen muchos materiales que podrían ser candidatos para su uso en circuitos flexibles, y cada uno conlleva su propia serie de problemas. Eso está empezando a cambiar, señala Deji Akinwande, ingeniero eléctrico e informático en la Universidad de Texas en Austin (EE.UU.), que dirige el trabajo sobre los transistores de grafeno impresos. "Creo que, de forma realista, podemos imaginar teléfonos inteligentes, tabletas y otros dispositivos de comunicación flexibles", señala.
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Los transistores y circuitos de grafeno, hechos sobre superficies rígidas con técnicas de fabricación de chips convencionales, han roto varios récords de velocidad dentro de la electrónica. Pero cuando los investigadores han tratado de sacar provecho de la resistencia del grafeno y su flexibilidad extrema en dispositivos flexibles construidos en plástico, la velocidad de conmutación cae en picado. Esto resulta problemático puesto que para que la electrónica flexible sea económica , según Akinwande, debe ser impresa en zonas más extensas, como un periódico.
Los transistores de grafeno no solo son rápidos, sino muy sólidos. Los dispositivos siguen funcionando incluso después de mojarse en agua, y son lo suficientemente flexibles como para plegarse. En general, a medida que se hace la electroncia mas delgada, las propiedades de los circuitos mejoran, y el grafeno es el material perfecto para ello.
Gracias a estas mejoras en los ciruitos numerosas empresas multinacionales trabajan en estos momentos en procesadores más potentes basados en grafeno, que como consume menos energía que el silicio al realizar las mismas tareas, ayuda a solucionar uno de los problemas a los que se enfrentan los procesadores para computadoras: la disipación de calor. Y en esto mucho tiene que ver la frecuencia a la que funciona un procesador, porque a mayor frecuencia, mayor será el gasto energético y por consecuencia la generación de calor. En la teoría, un procesador de silicio actual puede llegar hasta los 40GHz en frecuencia, pero si reemplazamos el silicio por grafeno para crear los transistores que dan vida a una CPU, se podría llegar hasta los 1.000GHz.
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Cables de alta velocidad
Investigadores de la Universidad de Cambridge lograron que el grafeno fuera capaz de captar una gran cantidad de luz, lo que se puede utilizar en la creación de cables de fibra óptica muy veloces que se benefician de otra de las propiedades del material: los electrones se desplazan rápidamente en él.
Así, se prometen cables de grafeno que podrían mover información cientos de veces más rápido que uno actual, lo que podría implementarse en el área de las telecomunicaciones para la instalación de redes más veloces, aumentando así la capacidad y rapidez de Internet, la telefonía móvil y en definitiva, todas las comunicaciones que se llevan a cabo sobre nuestro planeta.
Pantallas táctiles flexibles
Uno de los cambios más inmediatos será el de las pantallas táctiles, tan de moda en tablets y smartphones durante los últimos años. En la recientemente celebrada CES (Consumer Electronics Show) en de Las Vegas (Nevada) se presentaron las primeras pantallas táctiles flexibles por parte de empresas como Samsung, que trabajan también en la tecnología OLED para sus televisores de alta gama, los cuales pueden llevar implementados elementos de grafeno.
Según los expertos, los dispositivos electrónicos ya no serán rígidos, como sucede con los actuales, sino elásticos, lo cual les permitirá cambiar de configuración (de forma) y también de funciones según las necesidades de cada momento. Por ejemplo, el teléfono móvil (o, mejor dicho, dispositivo personal de comunicaciones) del futuro cercano podría ser una especie de lámina de plástico transparente, flexible y desplegable, de forma que podamos, a voluntad, llevarla en el bolsillo o desplegarla varias veces hasta que tenga el tamaño estándar de la pantalla de un ordenador.
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Super baterías
Quizás uno de los descubrimientos más emocionantes es el relacionado al campo de las baterías, donde hoy en día la tecnología permite dispositivos que funcionan durante pocas horas hasta requerir de una carga eléctrica que puede durar otras varias horas, degradando la experiencia de uso en teléfonos móviles, tabletas y computadoras portátiles. Para solucionar este problema, se esta desarollando una teconologia que utiliza grafeno con dos propiedades básicas que darán la vuelta a la industria de las baterías: diez veces más capacidad de almacenamiento de energía y una reducción de diez veces en el tiempo de carga para la misma. Estas aplicaciones pueden revolucionar los dispositivos móviles, fabricándose en un futuro smartphones y ordenadores portátiles con mucha mas autonomía.
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Medicina Cáncer
Recientes investigaciones determinan que el grafeno podrá emplearse para mejorar los tratamientos contra el cáncer. El tratamiento de esta enfermedad tiene como objetivo, de manera general, la destrucción de las células enfermas intentando afectar lo menos posibles a las células sanas.
La búsqueda incesante de un método que permita dirigir el tratamiento contra una zona concreta del organismo sin afectar a las demás podría encontrar respuesta en el grafeno, ya que diversos estudios han puesto de manifiesto que combinando este material con diversos fármacos es posible aumentar la carga de medicación que llega a las células cancerígenas, incrementando las posibilidades de éxito del tratamiento.
Por otro lado, es posible crear moléculas con una elevada afinidad por las células cancerígenas en las que el grafeno forma parte de sus componentes. Una vez administradas, mediante un proceso de fototerapia térmica, que consiste en someter al cuerpo a una determinada longitud de onda que sea inocua para las células sanas, pero que afecte al grafeno, de modo que solo las células cancerígenas previamente marcadas sufrirán un proceso de destrucción celular.
Tejidos humanos basados en grafeno
Otro de los avances en los que podría utilizarse el grafeno es en el desarrollo de implantes artificiales. En particular, la adaptabilidad de este material, unido a su resistencia y estabilidad, permitirían que fuera utilizado en la creación de implantes para tejidos neuronales.
Los resultados de este tipo de trabajo (en particular el equipo de la Universidad Técnica de Múnich realizó pruebas en células ganglionares de la retina) serían una clara muestra de que el grafeno también puede ser usado en medicina con un alto porcentaje de éxito.Pero su uso no solo se limita a la regeneración del tejido nervioso, sino que ya se especula con la posibilidad de crear implantes musculares y de huesos a partir de este material, cuyas propiedades superan las de los materiales actuales. De hecho, como si de una película de ciencia ficción se tratara, ya se habla incluso de la creación de implantes que realicen chequeos periódicos del estado del ADN y del organismo en general.
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Biosensores
En el caso de los biosensores de uso médico, su miniaturización extrema permitirá su implantación en nuestro cuerpo para realizar medidas in situ y en tiempo real, proporcionando un avance sin precedentes en el diagnóstico de enfermedades. Entre éstos, tanto los nanotubos de carbono como el grafeno han despertado un gran interés ya sea por su impresionante capacidad para conducir la electricidad, su relativamente fácil funcionalización y su posible biocompatibilidad al ser materiales basados en el carbono.
En resumen, la combinación de poderosos códigos informáticos e imponentes sistemas de computación nos permite abordar fascinantes problemas en la frontera entre la física, la química y la biología. Los resultados con el grafeno obtenidos permitirán una mejor interpretación de resultados experimentales y serán el punto de partida para que ingenieros y biotecnólogos pongan a punto los prototipos de los biosensores del futuro.
Vehiculización de fármacos
En 2008 el grupo de Hongje Dai en la universidad de Standford planteó el empleo del grafeno como sistema de vehiculización de fármacos o “drug delivery”, debido al éxito previo que habían tenido los nanotubos de carbono. Inicialmente se centraron en el estudio de las nanopartículas de óxido de grafeno (NGO), las cuales poseían las propiedades idóneas para la unión y transporte de moléculas terapéuticas. Para poder usar estas partículas en ensayos farmacológicos era necesario adaptarlas a entornos biológicos. Para ello el NGO se funcionalizó adicionándole moléculas de polietilénglicol (PEG), un compuesto muy utilizado en farmacología, lo cual permitía la obtención de láminas de NGO-PEG hiladas que eran solubles en diferentes buffers y suero. Se hicieron ensayos con fármacos anticancerígenos insolubles y doxorubicina demostrándose una gran capacidad de carga de fármaco, el cual era expuesto en la amplia superficie de las láminas de NGO-PEG.
Estudios posteriores permitieron analizar el comportamiento in vivo del NGO-PEG también en terapia anticancerígena. En este caso la clave es la fototerapia térmica, que es posible gracias a gran absorción que presenta el NGO-PEG en longitudes de onda del infrarrojo cercano (NIR). La potencialidad de este sistema reside en que una vez en el interior de la célula es posible irradiar el tejido, de forma que el calor generado sólo en las células que hayan incorporado la molécula va a desencadenar la muerte de las mismas. En estos estudios se observó que la tasa de incorporación pasiva por las células tumorales era sorprendentemente elevada, lo cual demuestra su posible aplicación en terapia contra el cáncer.
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Detección de enfermedades
Los dientes de las personas tienen que decir mucho sobre cada uno. Y el aliento, más. Y ahora estos mensajes pueden llegar inalámbricamente sin necesidad ni de abrir la boca. Es sabido que en el futuro los paquetes de alimentos llevaran sensores insertados en su etiqueta que detectarán, mediante un cambio de color, si se han puesto pochos durante su almacenaje. ¿Por qué no aplicar esos mismos sensores para ver si los que estamos malos somos los consumidores?
Esa es la idea que persigue Mike McAlpine, un ingeniero investigador de la Universidad de Princenton (EE.UU.) que ha desarrollado un nuevo tipo de sensor hecho de grafeno que va como un tatuaje dental y es capaz de determinar cuando se sufre una enfermedad bacteriológica, e incluso, determinar la clase de la patología que nos enferma gracias a las bacterias presentes en el aliento.
Sólo hacen falta muy pocas bacterias para poner a una persona enferma, así que la detección temprana de estas pequeñas concentraciones bacterianas antes de que se extiendan añadiría grandes posibilidades de éxito en su tratamiento.
El grafeno es una capa de carbono de un átomo de grosor, por lo que es un elemento lo suficientemente pegajoso y sensible para esta misión. Mediante la implantación de péptidos cuidadosamente construidos (una secuencia corta de aminoácidos) sobre la superficie de grafeno, McAlpine y su grupo han demostrado que los sensores pueden detectar las bacterias de forma individual, recogiéndolas como si fuera un velcro. Incluso pueden detectar bacterias a nivel de células individuales.
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Los sensores de grafeno van sobre una película de seda y se implantan sobre la superficie del diente como si fuera una etiqueta de radiofrecuencia, de tal manera que permite la comunicación inalámbrica con un detector. Esta película de seda, al estar hecha de proteínas, se desvanece con la saliva dejando el sensor de grafeno pegado al diente, como si fuera una calcomanía indeleble y superresistente (es grafeno, amigos), mientras se mantiene adherido fuertemente a la superficie gracias a las fuerzas de Van der Waals.
Esta es la primera vez que un dispositivo ha sido conectado directamente con el tejido biológico y el grupo de Princenton ya ha demostrado que los sensores también podrían hacerse definas láminas de papel de oro soportadas por una película de seda digerible, aunque todavía tienen un largo camino por delante para lograr “dientes de oro” que nos detecten los males. Por ahora McAlpine y su equipo están planeando licenciar y comercializar los sensores de grafeno, en su forma actual, aunque sean demasiado grandes para ser prácticos (han utilizado un diente de vaca para el desarrollo). El siguiente paso está en reducir su tamaño para que puedan ajustar realmente en un diente humano, pero varios expertos en bioquímica ya han anunciado que están impresionados con la investigación y por un diseño que mezcla control inalámbrico, flexibilidad de formatos y rapidez, resultando una estrategia que consideran “brillante”. Como un diente de oro sin ir más lejos.
Un equipo de científicos de la Universidad de Tufts y de la Universidad de Princeton ha desarrollado una tecnología inalámbrica de detección de bacterias que puede realizar interfaz con una serie de superficies, incluyendo sustratos biológicos, como el esmalte de un diente. Los investigadores utilizaron grafeno para lograr un grado muy alto de sensibilidad. Al imprimir el grafeno sobre seda soluble en agua, el sensor podría transferirse fácilmente a las superficies biológicas. El diseño estampado de la bobina resonadora sobre el sensor impreso actúa como una antena pasiva para permitir la acción y la comunicación inalámbrica con el sensor.
Más recientemente, los investigadores demostraron su sensor atándolo a un diente para monitorizar la respiración y para la detección de bacterias en la saliva. las aplicaciones de esta tecnología podrían incluir sensores del área corporal, monitoreo de equipos hospitalarios y monitoreo de la calidad de los alimentos.
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Energías renovables Gracias a sus propiedades electrónicas y físico-químicas, este material puede ser de suma utilidad en la fabricación de placas fotovoltaicas mucho más eficientes y rentables. Seguidamente procedemos a describir más exhaustivamente esta aplicación.
Placas fotovoltaicas
Hasta ahora, la alotropía del carbono se ha usado como complemento del silicio, pero se cree que en 2024 podría llegar incluso a sustituirlo, y no solo en el sector de la microelectrónica, que es donde más se conoce, sino en el de la fabricación de dispositivos fotovoltaicos y colectores de energía como afirma una investigación del MIT donde se ha logrado que el grafeno transforme energía lumínica en energía eléctrica.
La investigación se baso en someter una lámina de Grafeno a la luz de un láser, de donde aparecieron dos regiones en el material con diferentes propiedades eléctricas que, además, provocó una diferencia de temperatura entre ambas zonas de material que, a su vez, hizo que se generase una corriente eléctrica. De ahí se observó que el Grafeno, al ser iluminado con el láser, los electrones de su estructura (que eran calentados por la luz) circulaban en la corriente generada pero el núcleo de carbono de la estructura del material permanecía frío e inalterado. Por otra parte, estos resultados ya se había podido observar pero en unos escenarios totalmente distintos, sin embargo, en este caso el fenómeno apareció a temperatura ambiente y con una luz que no era más intensa que la luz del sol.
Su utilización en la fabricación de células solares orgánica (OPV) es una de las opciones más interesantes relacionadas con la producción de energía eléctrica renovable. Se han conseguido fabricar paneles flexibles de grafeno de distintos tamaños que son capaces de transformar la radiación solar en electricidad. Aunque los rendimientos conseguidos son bajos en comparación con los conseguidos por células solares basadas en el silicio, los avances son prometedores. Esto es así porque el grafeno, dada su flexibilidad y poco peso, puede colocarse sobre cualquier superficie que podamos imaginar. De esta forma podría ser parte de nuestra ropa o estar incrustado en la fachada y en el techo de cualquier edificio.
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La materia prima necesaria para la fabricación de paneles de grafeno es el carbono, mucho más abundante que el silicio utilizado tradicionalmente para fabricar células fotovoltaicas. El grafeno tiene una capacidad excepcional de conducir los electrones, hasta 100 veces más que el silicio. Hasta ahora el silicio componía el material principal para fabricar los paneles solares, gracias a este nuevo material podrán fabricarse paneles de menor tamaño con una eficiencia mucho mayor que los paneles de silicio. Las superficies creadas son flexibles y delgadas, capaces de generar electricidad y absorber la luz solar a un ritmo parecido al de los paneles solares ya existentes. Este material podría también usarse como pintura para recubrir cualquier edificio y producir energía para ser usado por ellos mismos. El grafeno tendría más funciones, como por ejemplo la posibilidad de que cambien de color, lo que hace que sea interesante para una casa. Además de desarrollar una pintura de este tipo, los científicos señalan que ese descubrimiento podría ocasionar "gadgets" extradelgados que funcionen mediante la energía que el sol les brinda. En la mayoría de los materiales, un fotón absorbido genera un solo electrón. Pero, en el caso del grafeno, un fotón absorbido es capaz de producir muchos electrones excitados y, por lo tanto, una señal eléctrica mayor. Esto hace del grafeno el "ladrillo" ideal para la construcción de cualquier dispositivo que quiera convertir luz en electricidad, como, por ejemplo, células solares, que absorban la energía del sol con pérdidas mucho menores.
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Aeroespacial y automovilística Ya que el grafeno es un material de elevada dureza y ligereza, permite fabricar piezas de distintos vehículos a un menor precio, consiguiendo ser un sustituto perfecto de los materiales utilizados actualmente.
Coches eléctricos
Los coches eléctricos siguen teniendo limitaciones de recarga de la batería. Pese a que los últimos avances siguen, hay que mejorar aún más su velocidad de recarga y su autonomía. En este aspecto, el grafeno como sustituto, permitiría una recarga mucho más rápida y una autonomía mucho mayor.
Lubricantes sólidos
Unos investigadores acaban de descubrir que aplicando una capa muy fina de grafeno el acero reduce la fricción y el desgaste drásticamente. El grafeno se comportaría como un lubricante sólido para el acero.
Adicionalmente la capa de grafeno protege el acero de la oxidación por lo que prolonga la vida útil de los materiales. Con una simple superficie monocapa (de tan sólo una molécula de grosor), el grafeno presenta unas propiedades lubricativas impresionantes. Este material tiene unas estructura molecular que se alinéa con el movimiento de las superficies en contacto presentando un índice de rozamiento muy bajo.
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Sistemas anticongelantes para aviones
Los ingenieros de SAAB han propuesto una forma significativamente más novedosa en la que el grafeno puede ser utilizado dentro de la industria aeroespacial. El hielo ha sido durante mucho tiempo un verdadero problema para los aviones comerciales, en particular los obligados a moverse por aeropuertos con gélidas temperaturas, causando retrasos y cancelaciones de vuelos. Las actuales técnicas de deshielo añaden un peso innecesario a la aeronave, en forma de cables de calefacción fijos dentro de la estructura del avión, o perjudicando al criterio ecológico empleando métodos de deshielo químico, notoriamente perjudicial para el medio ambiente.
Aprovechando la utilización de las propiedades conductoras del grafeno enfocadas para su utilización en zonas externas, los ingenieros de SAAB presentaron una solicitud de patente en febrero de 2013 que detalla un proceso de deshielo con grafeno. Las nanoplaquetas de grafeno se mezclan en una resina de polímero, aplicándose al cuerpo de la aeronave y sus componentes para formar un recubrimiento alrededor de ella. Como resultado, una corriente eléctrica podría pasar a través de este revestimiento conductor (ya sea a través de todo el cuerpo de la aeronave o de componentes específicos, tales como las alas), proporcionando calor, que a su vez derrite el hielo.
Teniendo en cuenta las propiedades físicas de la resina de grafeno adherido, no produce ningún efecto perjudicial sobre la aerodinámica manteniendo un peso ligero. La alta conductividad de la resina también requiere poca electricidad para ser eficaz, resultando en un consumo de energía extremadamente bajo para toda su capacidad.
No obstante el revestimiento de grafeno también se presta a usos distintos de la protección contra el hielo en aviones, aprovechando el espectro completo de las propiedades que el material posee. La fuerza de cualquier componente recubierto en esta resina se incrementa, una propuesta valiosa dado el coste por el tiempo de inactividad asociado con la reparación de roturas, sin olvidarnos que la naturaleza estratificada de la resina significa que también actúa como un aislante para el calor producido.
La superficie exterior también podría proporcionar protección contra rayos, protegiendo además a la aeronave de otros acontecimientos meteorológicos, como lluvias torrenciales, granizo y tormentas de arena. En esencia, la resina podría ser adaptada en capas separadas diseñadas para proporcionar características diferentes, proporcionando como resultado funciones polivalentes de seguridad.
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Piezas más resistentes y ligeras
Este hecho no ha pasado desapercibido para la industria aeroespacial. De hecho, Airbus es uno de los patrocinadores del Graphene Flagship, lo que atestigua el enorme interés que el sector aeronáutico está demostrando, sin olvidarnos de que Boeing también está invirtiendo en el uso de materiales compuestos en la fabricación de aviones, un tipo de material que comprende ya hasta el 50% de la estructura primaria del 787 Dreamliner diseñado por la compañía.
Desde una perspectiva puramente empresarial, el grafeno podría allanar el camino para una industria aeroespacial mucho más firme a pesar de la recesión económica actual. La premisa de materiales más ligeros pero lo suficientemente fuertes como para ser utilizados en la fabricación de aeronaves, significa que no sólo los aviones podrían ser diseñados para ser más grandes y con mayor capacidad para pasajeros, sino que también podrían funcionar con mucho menos combustible.
Además, las propiedades casi únicas de grafeno hacen que sea ideal para su uso en electrónica. Su enorme flexibilidad proporcionaría la creación de pantallas electrónicas flexibles y ligeras, haciendo que todo el equipamiento que integra el avión en multimedia, sistemas audiovisuales y entretenimiento sea más delgado y ligero resultando en una reducción de peso adicional.
Por otro lado, el grafeno podría utilizarse para reemplazar la maraña típica de cables que se instala dentro de un avión debido a su conductividad eléctrica. Un avión comercial convencional puede usar hasta 100 Km de cableado de cobre para transmitir energía y comunicaciones; una carga sustancial para cualquier avión. El potencial de reemplazar con relativa sencillez las típicas instalaciones con cableado nano-reforzado, podría resultar demasiado difícil de resistir, a pesar de ser necesario una mayor comprensión tecnológica de este material.
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Motores de combustión más eficientes
El Pentágono ha asignado tres millones de dólares a la Universidad de Princeton para que desarrolle diminutas hojas de grafeno que, añadidas al combustible empleado en los motores de los aviones supersónicos, consigan una optimización en su funcionamiento y una reducción en el consumo y la contaminación ambiental. Según los científicos, este desarrollo puede alumbrar el nacimiento de una nueva era en los motores de combustión de las aeronaves.
Pintura para coches
Sería el mismo tipo de pintura que para las casas, podría cambiar de color, podrucir cierta cantidad de energia fotovoltaica, y como el grafeno tiene la capacidad de autoregenerarse, no existirían arañazos superficiales.
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Fibra basada en grafeno
Varios
de la Universidad de El profesor Kim Seon Jeong eva fibra seis veces Hanyang desarrolla una nu de araña, se trata de más resistente que una tela en base a una mezcla un hilo artificial elaborado feno y nanotubo de de igual proporción entre gra inación del grafeno carbono, mediante esta comb no se ha obtenido una con los nanotubos de carbo dría utilizarse en un nueva fibra artificial que po como los chalecos ansinfín de aplicaciones tales es o el ámbito de los tibalas, músculos artificial microrobots. del departamento de Comentó Kim Seon Jeong de la Universidad de Electrónica y Bioingeniería mostró que su resisHanyang que la nueva fibra del hilo de una araña tencia superó seis veces a la con que se hacen los y 12 veces al Kevlar, material chalecos antibalas.
Limpiaparabrisas
Entre las múltiples aplicaciones del grafeno nace la posibilidad de eliminar el limpiaparabrisas, esto lo han descubierto James Dickerson, profesor de física en la Universidad de Vanderbilt, Dickerson y sus colegas han encontrado la manera crear una película aislada de óxido de grafeno y alterar su rugosidad superficial de modo que haga que el agua se acumule y se escape o haga que esto se extienda en una capa delgada. “Las películas de grafeno son transparentes y debido a que están hechas de carbono, son muy baratas de hacer”, dijo Dickerson. “La técnica que utilizamos puede ser rápidamente ampliada para producirlas en cantidades comerciales.”
Nueva investigación afirma que el Grafeno puede proteger los metales contra la corrosión
Científicos de la Universidad de Vanderbilt en Nashville, han descubierto que el grafeno podría proporcionar el más delgado recubrimiento del mundo para proteger los metales contra la corrosión. Los investigadores probaron dos tipos de revestimiento de grafeno, uno que se hace directamente sobre el cobre o el níquel, y el segundo fue transferido a otro metal, en dicho experimento, ambos proporcionaron protección contra la corrosión, el grafeno proporcionó la misma protección a la corrosión como recubrimiento orgánico convencional que es más de cinco veces más gruesa. Se cree que el grafeno será el reemplazo de todas las capas protectoras anticorrosivas del mercado al ser transparente, liviano y muy delgado. Dhiraj Prasai, Científico a cargo del proyecto, asegura que una onza de este material cubriría un área similar a la de 28 campos de fútbol.
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Usan Grafeno para fabricar acero inoxidable con menor toxicidad un
les en la obtención de Un equipo de investigación está haciendo progresos notab uesto basado en el grafeno acero resistente a la oxidación, mediante el uso de un comp rimientos que contienen que podría servir como una alternativa no tóxica a los recub de un sector de la comunidad cromo hexavalente, un probable carcinógeno en opinión científica. ión, seguida en la Universidad En los primeros experimentos de esta línea de investigac que las piezas de acero reen Buffalo (Universidad Estatal de Nueva York), se constató ieron libres de óxido sólo cubiertas con el nuevo barniz de alta tecnología permanec ente en agua salada, un durante unos días cuando estuvieron sumergidas continuam ambiente que acelera la corrosión. o del compuesto, el equipo Ajustando la concentración y dispersión del grafeno dentr ntó hasta aproximadamente de los químicos Sarbajit Banerjee y Robert Dennis aume modo puede permanecer un mes la cantidad de tiempo que el acero tratado de este salada es un ambiente suinmerso en agua salada sin sufrir corrosión. Como el agua as condiciones del acero con mamente agresivo, el tiempo de conservación en buen entes, más habituales en este recubrimiento sería muchas veces mayor en otros ambi la vida cotidiana. seguida por estos científicos El siguiente paso en la línea de investigación y desarrollo como la calidad de sus acabaes reforzar la durabilidad del compuesto de grafeno así dos. inaria existente en muchas Este nuevo acero inoxidable se puede fabricar con la maqu fábricas especializadas en trabajos de cromado. no dispuestos en una configuEl grafeno consiste en una sola capa de átomos de carbo ración que recuerda a la de un panal de miel. en ayudar a prevenir la coLa propiedades conductoras e hidrófobas del material pued roquímicas que transforman rrosión al rechazar el agua y detener las reacciones elect el hierro en óxido férrico o herrumbre.
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Preservativos de grafeno
Parece que se van a poder hacer rea lidad los preservativos de grafeno gracias a que La Fundación Bill y Melinda Gates ha donado 100,000$ al Instituto Nacional de Grafeno de Ma nchester para desarrollar un condón basado en grafeno mezclado con látex. Dado que el grafeno es un material mu y resistente a la vez que fino, podría eliminar los inconvenientes de los actuales preservativ os de látex como la pérdida de sensibilida d, facilitando así su uso. En zonas súper-p obladas puede ayudar a evitar los contagios de enfermedades y los embarazos no deseados.
El óxido de grafeno facilita la limpieza de materiales radioactivos del agua
mente el material radiactivo del El óxido de grafeno tiene una notable capacidad para eliminar rápida rsidad de Rice y la Universidad agua contaminada, según han descubierto investigadores de la Unive Lomonosov de Moscú. de Moscú de Stepan Kalmykov Del laboratorio químico de Rice, James Tour y del laboratorio químico or de óxido de grafeno se unen determinaron que las escamas microscópicas, de un átomo de espes en sólidos. Las escamas rerápidamente a los radionucleidos naturales y artificiales y se condensan en masa. sultantes son solubles en líquidos y pueden ser fácilmente producidos inados como la planta contam s lugare de za El descubrimiento puede ser de gran ayuda en la limpie 2011. También podría reducir nuclear de Fukushima que fue dañada por el terremoto y el tsunami de y así impulsar la minería. los costes del “fracking” hidráulico para la búsqueda de petróleo y gas er toxinas, dijo Kalmykov. “Lo La gran superficie del óxido de grafeno define su capacidad para adsorb que es sorprendente es la cinética de absorción, que es muy rápida.” Kalmykov. El laboratorio hizo La velocidad de absorción fue el objeto de experimentos por el grupo res simulados que contienen pruebas de óxido de grafeno sintetizado en el Rice con desechos nuclea r negativamente a su absoruranio, plutonio y sustancias como el sodio y el calcio que podría afecta s de bentonita y carbón activado ción. Aun así, óxido de grafeno resultó ser mucho mejor que las arcilla granulado comúnmente utilizado en la limpieza nuclear. minutos, aglutinando con El óxido de grafeno se añadió a los residuos simulados coaguló en pocos de una gama de valores de rapidez las peores toxinas, dijo Kalmykov. El proceso funcionó a través hace menos radiactivos, pero sí pH. Según los investigadores, la captura de los radionucleidos no los bles de óxido de grafeno y su mucho más fáciles de manejar. Además, con las cualidades biodegrada vas permeables, una tecnología bajo coste, deben hacerlo apropiado para su uso en barreras reacti relativamente nueva para limpiar in situ las aguas subterráneas.
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Convierten agua salada en agua potable con un filtro de grafeno
A pesar de que los océanos y mares contienen alrededor del 97% del agua existente sobre la Tierra, en la actualidad apenas un 1% del suministro mundial de agua potable proviene del agua desalada. Realmente muy poco. Los científicos creen que este recurso podría ser más y mejor explotado, con técnicas de desalinización más eficientes y menos costosas. Dos investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han dado un interesante paso en ese camino. En simulaciones, dicen haber demostrado que los nanoporos de grafeno pueden filtrar la sal del agua a una velocidad de 2 a 3 veces mayor que la mejor tecnología de desalinización comercial que existe en la actualidad (la ósmosis inversa). Los investigadores creen que la superior permeabilidad al agua del grafeno podría conducir a técnicas de desalinización que requieren menos energía y equipos, según explican en Physorg. «Este trabajo muestra que algunos de los inconvenientes de las técnicas de desalinización actuales se podrían evitar con la invención de materiales membrana más eficientes y precisos», dice Jeffrey C. Grossman, del MIT. Los investigadores creen que este material permite el flujo real de agua, evita por completo que se filtre la sal y tiene una permeabilidad mucho mayoren comparación a la ósmosis inversa. Y todo ello mucho más rápido que con las técnicas actuales.
Usan el Grafeno para estudiar mejor los líquidos
El grafeno, al igual que otros materiales basados en el carbono, puede ayudar a los científicos a estudiar los líquidos de manera más clara, ya que permite su observación en una resolución más alta, con microscopios de alta potencia, segú n se desprende de un estudio de la Universidad de California, publicado en la revista ‘Science‘. Según han explicado los autores del trabajo, siem pre ha existido la dificultad de ver los líquidos en la misma resolución que los sólidos, ya que, antes de ser observados en un microscopio, deben ser encapsulados entre dos “pantallas”. Éstas suelen ser de nitruro de silicio o de óxido de silicio, materiales “demasiado gruesos” para ver claramente. Por ello, este nuevo estudio buscaba una alternativ a para poder estudiar mejor los líquidos y la han obtenido a través del grafeno. Concretam ente, los científicos han creado unas bolsas de láminas de grafeno a través de las cuales se pued en ver los líquidos con alta resolución a través de microscopios electrónicos de transmisión (TEM). El grafeno se compone de una capa plana de átom os de carbono fuertemente empaquetadas en una disposición bidimensional de panal. Debido a que su delgadez, también es prácticamente transparente. Para los descubridores de esta nueva técnica de estu dio, este hallazgo se trata de “una prueba más de que las inusuales propiedades electrónicas, mecánicas y químicas de grafeno a escala molecular prometen múltiples aplicaciones”. “El grafe no abre nuevos campos de investigación en la física y la química en la fase fluida en general”, han señalado.
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e puede destilar alcohol qu o en af gr de a an br em m a un Científicos crean avance en torno al grafeno. o en la revista Science el último
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Pintura para casas que ab sorbe
energía ¿Paneles solares? Pueden ser cosa del pasado. Porque investigadores de la Unive de Manchester crearon un rsidad material basado en el grafen o capaz de absorber la en emitida por el sol para tra ergía nsformarla en energía uti lizable dentro del hogar, só no se necesitaría de un gro lo que sero y pesado panel sobre el techo, ya que se requie de una fina capa que hasta re sólo puede ser utilizada como pintura en la fachada. Esto permitiría ampliar la superficie útil para captar la energía, al mismo tiemp puede tener una utilidad o que estética ya que el material cambia de color. Y el dispo fotovoltáico conseguido es sitivo tan o más eficiente que la tecnología actual en pane lares, pudiéndose solucion les soar el tema energético en zonas donde es difícil ub tendido eléctrico convencio ica r un nal.
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BibliografĂa
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En la próxima edición... Descubre en qué dirección se mueven las investigaciones sobre este innovador material en la actualidad y conoce los planes de futuro que numerosas y potentes multinacionales tienen previstos para su producción y desarrollo. ¿Qué implicación tiene España en la investigación del grafeno? Posiblemente te sorprenderá…
2ª Edición