Introduction
En 2004, científicos de la Universidad de Manchester aislaron, a partir de grafito, átomos de carbono con el espesor de una monocapa. El carbono forma parte de la unidad fundamental del grafeno, una sección sub-milimétrica del grafito mineral, frecuente en la corteza terrestre. Además, está presente en muchos otros minerales, como la hulla, uno de los principales estandartes de la minería del carbón. Gracias a sus propiedades, este material ha permitido el desarrollo de nuevas tecnologías, más ligeras, con menores consumos y mayores prestaciones. Hoy en día, está presente en numerosos campos como la electrónica, la medicina, la seguridad, la tecnología aeroespacial o incluso como parte fundamental en la producción de energía limpia y renovable.
Aunque su nombre suena poco amistoso, el grafeno se ha convertido ya en uno de los materiales del futuro. Es ligero, resistente y conduce la corriente eléctrica mejor que cualquier elemento metálico. Su estructura bidimensional de átomos de carbono (es tan diminuto que su grosor es despreciable, por lo que se considera un material con 2D), formando una red hexagonal, le confiere unas propiedades únicas que lo hace apreciado, entre otros, en el campo de la industria tecnológica, la medicina o el medioambiente, abriendo un amplio abanico de usos en diversos campos de investigación.
Task
Propiedades del grafeno
- Una elevada conductividad térmica y eléctrica (superconductor).
- Su flexibilidad y reducido peso.
- Se trata de un material muy resistente (hasta 200 veces superior al acero).
- Presenta biocompatibilidad con organismos vivos.
- Capaz de reaccionar químicamente con otras substancias para formar compuestos con diferentes propiedades.
- Químicamente estable a temperatura ambiente.
- Soporta la radiación ionizante.
- Bajo impacto ambiental
El uso del grafeno en este campo puede tener numerosos beneficios, al reducir la sobre-explotación de recursos minerales, reduciendo también los problemas medioambientales derivados de su extracción y los conflictos armados por el control de los mismos.
Por su elevada conductividad eléctrica, mucho mayor que el silíceo, favorece que los circuitos eléctricos duren más y consuman menos, gracias a que aísla de la pérdida de energía del sistema.
Process
El aislamiento de este material se lo debemos a dos científicos rusos de la Universidad de Mánchester, que en 2010 recibieron el Premio Nobel de Física por su trabajo: Andre Geim y Konstantin Novoselov (Geim y Novoselov, 2007).
Estos científicos analizaron los restos de la cinta adhesiva con la que acababa de limpiarse la superficie de una muestra de grafito utilizada en uno de los experimentos que se llevaban a cabo en su laboratorio. El resultado fue sorprendente, al identificar unas micro-láminas de carbono pegadas a la cinta, a las que denominaron grafeno. Este descubrimiento, sin embargo, no fue el primero, pues en la década de 1850, el químico Benjamin Brodie, expuso un fragmento de grafito al contacto con un potente ácido (llamado ácido carbónico). La reacción dio lugar a pequeños copos de grafeno que flotaban en el recipiente (Figura 2). Más de un siglo después, los avances en microscopía de alta resolución permitirían ver esos copos como pequeñas placas. Brodie, sin saberlo, había descubierto el grafeno (Geim, 2012).
Los fullerenos o buckminsterfullerenos, descubiertos en 1985 y compuestos por más de 60 átomos de carbono dispuestos formando una estructura esférica, similar a un balón de fútbol. Por su diminuto tamaño se considera que es adimensional (0D).
Los nanotubos de Carbono formados por el enrollamiento de una monocapa de grafito (grafeno) para formar un cilindro sin costuras. En este caso, al ser alargado en una dirección se considera un material unidimensional (1D).
Grafito
Puede adquirir una estructura hexagonal de átomos de carbono en láminas (inestable termodinámicamente) o romboédrica. Este mineral es abundante en la corteza terrestre y aparece asociado a rocas metamórficas ricas en materia orgánica, actividad hidrotermal en zonas de falla y en carbones (principalmente hullas y antracitas grafitosas). El principal productor de este mineral es China (> 185.000 tm) seguido de Rusia y la India (> 25.000 tm).El grafito se comercializa en forma de láminas (con tamaños que varían entre 1 mm y varios centímetros) o amorfo (criptocristalino).
Conclusion
Como hemos visto a lo largo de este artículo el grafeno representa el material del futuro.El grafeno es apreciado por sus múltiples propiedades físico-químicas. En los últimos años, la capacidad para aislar este material de su materia prima (el grafito) ha permitido una transformación más económica y eficiente. Así, por ejemplo, hasta hace unos años las láminas obtenidas de grafeno sólo alcanzaban unos pocos milímetros. En la actualidad, empresas españolas como Grafenano han logrado obtener láminas que superan los 2.500 cm2 (25 veces más grandes que lo obtenido hasta ahora). Con una estructura laminar sencilla, compuesta de átomos de carbono en forma de anillos hexagonales, presenta múltiples aplicaciones en diversos campos tecnológicos, médicos e industriales. Su extracción a partir de grafito o carbón es posible con las técnicas actuales, sin embargo, es necesaria la inversión privada y el apoyo de las administraciones para aumentar y mejorar la investigación en este campo. No podemos predecir lo que ocurrirá en el futuro, sin embargo, las necesidades que vayan surgiendo condicionarán de una u otra forma su uso y extracción. Cerrar las puertas a la investigación sobre este material y su posible obtención a partir del carbón supone la muerte definitiva de las cuencas mineras en nuestro país.
Credits
Gran parte de la información, lo sacamos de la siguiente página web:
TRABAJO HECHO POR:
Ariza Ambar https://ambarariza.blogspot.com/2021/05/ambar-ariza-blog.html?m=1
Félix Mo https://felix-mo-3.jimdosite.com/