Para poder entender qué es, para qué sirve y cuál es la importancia del Grafeno, primero debemos comprender cómo surgió y de dónde proviene.
Existen unos 188 elementos conocidos en el planeta Tierra. De estos, unos 22 han sido obtenidos de forma artificial. El carbono es uno de los elementos esenciales para la vida. Por eso se dice que la vida prácticamente se basa en el carbono.
Este elemento que se cree se originó hace más de 5 mil millones de años. Es el uno de los elementos químicos más abundante en el planeta Tierra. Algunos dicen que es el cuarto más abundante y otros que el sexto. Lo indiscutible es que sin él, la vida no sería posible.
Además, este elemento liviano, que es el principal de los compuestos orgánicos se caracteriza por ser muy estable y tiene una gran habilidad para crear enlaces con otros elementos y consigo mismo. Se dice que existen alrededor de diez millones de compuestos formados a base de carbono en los seres vivos.
¿Cuál es la importancia del carbono en el planeta Tierra?
Gracias al dióxido de carbono que existe en la atmósfera, el planeta Tierra tiene una temperatura media que permite que se mantenga la vida en él. Además, a través de la fotosíntesis, las plantas absorben el dióxido de carbono y lo acumulan en sus tejidos. Luego los animales herbívoros, los animales carnívoros y los seres humanos, consumimos estos vegetales y estos animales.
¿Qué es el Grafeno?
El Grafeno es una sustancia derivada del carbono en su estado más puro. El carbono se encuentra presente en el planeta de diversas formas. Una de las más comunes es el grafito. El grafito está compuesto por millones de capas superpuestas de Grafeno.
Aunque se conoce des del año 1949, no fue sino hasta el año 1994 que la comunidad científica se interesó más en este material y apenas en el año 2004, es cuando dos científicos logran aislarlo a temperatura ambiente, valiéndoles el premio Nobel en el año 2010.
El Grafeno es un material sumamente delgado, pero a la vez, mucho más fuerte que el acero. Incluso, algunas investigaciones sostienen que es el material más fuerte que existe. Sin embargo, la característica particular relacionada a su extrema delgadez, lo hace bastante difícil de obtener.
Aunque existen varios métodos y técnicas aplicadas, algunas permiten obtener mínimas cantidades de este material, otras, un poco más, pero no en su mejor estado, por lo que puede decirse que pierde calidad.
Aun sigue siendo este un obstáculo que necesita ser resuelto para garantizar que los proyectos cuyo principal elemento es el Grafeno, puedan ser más viables, y se pueda generar una producción en masa con la mínima inversión y al mínimo costo posible.
Propiedades del Grafeno
Lo que más sorprendió a los científicos fueron las impresionantes y múltiples propiedades del Grafeno, entre las cuales destacan las siguientes:
Alta conductividad eléctrica y térmica
Alta elasticidad
Alta dureza
Alta resistencia
Alta flexibilidad
Alta resistencia
Alta densidad
Alta impermebealidad a gases y líquidos, excepto a vapor de agua
Sus electrones se dispersan poco al moverse
Es muy rígido
Es autoreparable
Soporta radiación ionizante
Multiplica frecuencias
Inhibe el desarrollo de bacterias, virus y hongos
Es capaz de generar energía a partir de la energía solar
Capacidad aislante
Es hidrófugo, repele el agua y la corrosión
Es biocompatible, aunque se ha descubierto que en altas cantidades sí puede ser tóxico para la salud
Se puede combinar con otros elementos y multiplicar exponencialmente sus propiedades
Principales usos del Grafeno
Desde que han descubierto todas estas propiedades, los expertos se han esforzado por darle la mayor y mejor utilidad al Grafeno. En este sentido, en los últimos años se han puesto en marcha innumerables proyectos y pruebas que tienen al Grafeno como elemento principal.
Una de sus principales aplicaciones ha sido en la electrónica, para fabricar microchips y transistores. Por otra parte, permite potenciar la velocidad de los equipos informáticos y disminuir su consumo eléctrico. En cuanto a la telefonía móvil, se ha planteado el uso del Grafeno en el diseño de dispositivos plegables de última generación.
Además es excelente en el almacenamiento de energía, por eso los expertos trabajan en súper condensadores de energía a partir de Grafeno. Este será un súper conductor de energía muy liviano. Por otra parte, permitirá que las baterías se carguen hasta diez veces más rápido y duren mucho más.
El Grafeno también se usa para la fabricación de altavoces o auriculares, memorias y discos duros mucho más rápidos y que se calientan mucho menos. Además de celdas solares fotovoltaicas y fotodetectores.
Otro de los usos que se le ha dado al Grafeno ha sido en la fabricación de biosensores ultra sensibles, en la desalinización o depuración del agua, en la fabricación de disipadores térmicos y en los recubrimientos para evitar la corrosión en ciertos metales.
Incluso existe una empresa española que ha fabricado cascos para bicicleta, reforzados con Grafeno. También hay raquetas y zapatillas reforzadas con Grafeno. Además de pinturas, plásticos, y hasta tejido vivo para construir miembros biónicos.
¿Para qué sirve el Grafeno en 2020?
El año 2020, nos ha sorprendido con una pandemia que ha azotado al mundo entero. Tanto las autoridades de todos los países como la comunidad científica a nivel mundial, está orientando los mayores esfuerzos en la lucha contra el Covid-19 o coronavirus.
Además de todos los usos que ya hemos destacado que tiene el Grafeno, en el marco de esta coyuntura, algunas compañías que se encargan de extraer y comercializar el Grafeno, lo han puesto a la orden de la ciencia y la salud.
Mascarillas de Grafeno
Investigadores españoles, en conjunto con tres compañías españolas encargadas de extraer Grafeno, producir materiales no tejidos y fabricar productos elásticos ortopédicos, respectivamente, se han abocado en el diseño y fabricación de mascarillas de Grafeno que según sus propias palabras pueden “…generar así una barrera antiviral especializada en SARS-CoV-2”
Según explican “…para ello utilizaremos un proceso sencillo y escalable, basado en una patente desarrollada en nuestro grupo de investigación, que permite generar ‘tintas’ de Grafeno”
Diagnóstico de Covid-19
Según explica Jesús De la Fuente, fundador de una de las principales empresas españolas que trabaja con Grafeno
“Diferentes formatos de Grafeno están siendo utilizados en aplicaciones médicas en fase de investigación, en especial, se está utilizando Grafeno en biosensores avanzados que pueden ayudar en el diagnóstico y en terapias médicas”.
Como podemos ver, se está diseñando y desarrollando un dispositivo portátil con biosensores fabricados con Grafeno, el cual permitirá detectar in situ si el paciente tiene Coronavirus e incluso de ser así, en cuál etapa de la enfermedad se encuentra.
Previamente a se habían diseñado y probado prototipos similares de este dispositivo altamente sensible, para la detección de Virus de Papiloma Humano o VPH y pacientes con diabetes y cáncer.
Se estima que este dispositivo altamente sensible y de fácil manejo, pueda ser producido en cadena, usando tecnología convencional a bajo costo. Esto garantizaría su rápida distribución.
Además también participan el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) y la Universidad de Granada, y las empresas españolas Textil Elástico S.L, Non-woven Ibérica S.L. y Nanoinnova Technologies S.L.
Grafeno ¿El elemento del futuro?
Aunque muchos expertos e investigadores aseguran que el Grafeno permitirá alcanzar importantes avances tecnológicos en los próximos años, tal parece que aún queda mucho camino por andar.
Otros aseguran que, a pesar de sus imponentes e insuperables propiedades, aun existen ventajas que ofrece el sílice, que el Grafeno no puede mejorar. Sin embargo, es innegable que ya hay demostraciones de proyectos y prototipos en los cuales se ha empleado el Grafeno y ya están siendo de gran utilidad.
Pese a todas las limitaciones que puedan existir, seguramente en próximos años, los estudios que se realizan en la actualidad para encontrar una técnica más eficaz y eficiente de obtención de este material, y los proyectos para seguir descubriendo su aplicabilidad en diferentes industrias, rendirán muchos frutos. Así que no hay duda alguna, de que el Grafeno, nos ha abierto una ventana al futuro.
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