2015

ESTADO DEL ARTE

24-4-2015

GRAFENO

Contenido

INTRODUCCION ................................................................................................................................... 2

Qu es el grafeno?............................................................................................................................. 3

Caractersticas ..................................................................................................................................... 4

Cules son sus aplicaciones? ............................................................................................................. 5

IBM presenta su primer circuito integrado de grafeno .................................................................. 6

Chip de grafeno abre las puertas al desarrollo de pantallas flexibles y cmaras nocturnas .......... 7

GRAFENO: plsticos inteligentes ..................................................................................................... 8

GRAFENO: frecuencias de terahercios descubren secretos ............................................................ 9

GRAFENO: control del hidrgeno .................................................................................................. 10

GRAFENO: revolucin energtica .................................................................................................. 11

GRAFENO: materiales en jaque ..................................................................................................... 12

GRAFENO: nueva era en blindajes ................................................................................................ 13

CONCLUSION ..................................................................................................................................... 14

Referencias ........................................................................................................................................ 15

INTRODUCCION

El grafeno se obtiene a partir de una sustancia abundante en la naturaleza, el

grafito. sta, forma parte de nuestra vida cotidiana, ya que se emplea para fabricar

muy variados objetos, desde la mina de los lpices hasta algunos ladrillos, no es

de extraar que se diga que su utilidad es prcticamente ilimitada y que las

barreras a su aplicacin nicamente son las de la imaginacin humana.

Pese a que el grafeno se conoce desde la dcada de 1930, fue abandonado por

considerarlo demasiado inestable. No fue hasta muchos aos despus, en 2004,

cuando los cientficos de origen ruso Novoselov y Geim consiguieron aislarlo a

temperatura ambiente. Este descubrimiento no fue balad, pues gracias a l

obtuvieron el Premio Nobel en 2010.

Desde entonces las investigaciones cientficas sobre el grafeno y nuevas

aplicaciones no se han detenido.

En este documento se encuentran las aplicaciones del grafeno con ms

relevancia, y que seguramente tendrn un impacto tecnolgico mundial.

Qu es el grafeno?

El grafeno es un miembro de la clase de materiales de 2 dimensiones

descubiertos por el grupo de investigacin del profesor Andre Geim de la

Universidad de Manchester. Consiste en un arreglo hexagonal de sp 2tomos de

carbono -bonded, al igual que las que se encuentran en grafito a

granel. Materiales 2D presentan propiedades muy interesantes, y son

fundamentalmente diferentes de los materiales en 3D que nos encontramos todos

los das. El descubrimiento de materiales 2D significa que los cientficos tienen

ahora acceso a los materiales de todos dimensionalidades, incluyendo 0D (puntos

cunticos, tomos) y 1D (nanohilos, nanotubos de carbono).

La superficie de un cristal de grafito. El grafito es un material en capas, y puede ser separado en hojas, formando estructuras como pliegues y plisados.

Se integra por tomos de carbono, ordenados de tal manera que forman una malla

hexagonal, y con solo un tomo de espesor.

Su chiste est en que es muy flexible y casi irrompible, ya que es de la misma

familia de materiales que el diamante; conduce la electricidad mejor que el

arseniuro de galio y el calor, mejor que la plata, explica el investigador del

Instituto de Fsica de la UNAM, Gerardo Garca Naumis.

Caractersticas

Propiedades especiales del grafeno no se detienen con la fsica raro. Es tambin:

Los electrones son las partculas que componen la electricidad. As que

cuando el grafeno permite a los electrones se mueven rpidamente, se est permitiendo

que la electricidad para mover rpidamente. Se sabe para mover electrones 200 veces

ms rpido que el silicio debido a que viajan con tan poco interrupcin. Tambin es un

excelente conductor de calor. El grafeno es independiente conductora de la temperatura y

funciona normalmente a temperatura ambiente.

Como se mencion anteriormente, se

necesitara un elefante con un excelente

equilibrio de romper a travs de una hoja de

grafeno. Es muy fuerte debido a su invariable

patrn y los fuertes lazos entre los tomos de

carbono. Incluso cuando los parches de grafeno

se cosen, sigue siendo el material ms fuerte

que hay.

Esos fuertes enlaces entre los

tomos de carbono del grafeno tambin son

muy flexibles. Ellos pueden estar retorcidos,

tiradas y curvados en cierta medida sin romper,

lo que significa grafeno es flexible y elstico.

El grafeno absorbe el 2,3 por

ciento de la luz visible que le pega, lo que

significa que se puede ver a travs de ella sin

tener que lidiar con cualquier mirada.

Cules son sus aplicaciones?

Para poder hacernos una idea de en cuntos campos distintos puede aplicarse el grafeno,

es necesario ver todo lo que nos rodea. Ordenadores, coches, telfonos mviles y

equipos de msica, etc.

Por sus propiedades, el grafeno puede servir como material en la fabricacin de aviones,

satlites espaciales o automviles, hacindolos ms seguros. Tambin en la construccin

de edificios, pues los convertira en ms resistentes.

Pero, sobre todo, destacan sus aplicaciones en el campo de la electrnica, donde a travs

de su capacidad para almacenar energa puede dotar a las bateras de una mayor

duracin y un menor tiempo de carga, establecer conexiones ms rpidas e incluso

contribuir a mejorar el medio ambiente sustituyendo a materiales contaminantes que hoy

en da nos vemos obligados a utilizar.

No hay que olvidar su relevancia en el mbito de la salud. Las prtesis de grafeno podran

sustituir a las actuales, de diversos materiales. O incluso se podra aplicar para mejorar el

tratamiento de algunas enfermedades.

IBM presenta su primer circuito integrado de grafeno Posted by admin on 12 junio, 2011

Investigadores de IBM han construido el primer circuito integrado con transistores de este

revolucionario material, que permitir fabricar microprocesadores, sensores y sistemas de

comunicacin mucho ms veloces que los actuales.

Es un hito importante. Supone el primer paso para demostrar que ya podemos fabricar circuitos

integrados de grafeno. Y de la misma manera en que se fabrican los de silicio, porque el mismo

proceso sirve para ambos materiales. El prximo paso ser fabricar el chip de grafeno,

asegura Elisa Martn Garijo, directora de Tecnologa e Innovacin de IBM en Espaa. Aunque este

circuito integrado de grafeno ha sido creado en laboratorio y su capacidad de clculo todava es

limitada, explica Martn Garijo, ya se puede utilizar en sensores, dispositivos mviles y pantallas.

Chip de grafeno abre las puertas al desarrollo de pantallas flexibles y cmaras

nocturnas Posted by admin on 13 mayo, 2012

Mviles flexibles y ordenadores que se

podrn enrollar como una revista. Cmaras

dotadas de visin nocturna que podrn hacer

buenas fotos y filmar buenos vdeos incluso

sin luz. Parabrisas que aumentarn la

luminosidad de la carretera y el paisaje

cuando se conduzca de noche Son

algunos de los mltiples avances que sern

posibles gracias a un dispositivo electrnico

flexible y ultrasensible a la luz desarrollado

por investigadores del Institut de Cincies

Fotniques (ICFO).

Lo han conseguido los investigadores del ICFO Frank Koppens y Gerasimos Konstantatos. La

clave de su invento ha sido situar una capa cristalina de puntos cunticos (la especialidad de

Konstantatos) sobre la hoja de grafeno (la especialidad de Koppens). Los puntos cunticos son

esferas de 5 nanmetros de dimetro que absorben la luz con gran eficiencia. De este modo, se ha

podido superar el obstculo que planteaba la baja capacidad de absorcin de luz que tiene el

grafeno. Segn los resultados de la investigacin presentados en la revista Nature

Nanotechnology, se ha multiplicado por mil millones la sensibilidad del grafeno a la luz.

El ICFO ha patentado el invento y est estudiando la posibilidad de crear una empresa para

explotarlo comercialmente, informa Silvia Carrasco, directora de transferencia de tecnologa del

instituto. Una posibilidad alternativa sera asociarse con alguna de las multinacionales de telefona

mvil o de tecnologas de imagen mdica que se han interesado por el avance.

Las posibles aplicaciones del dispositivo engloban dos grandes reas. Por un lado, la flexibilidad

del grafeno abre la va a crear productos electrnicos que se puedan doblar, desde telfonos

mviles hasta pantallas de televisor. Crear estos productos requerir hacer flexibles tambin otros

componentes de los aparatos, algo en lo que ya se est trabajando, informa Koppens.

Por otro lado, la alta sensibilidad a la luz del dispositivo -que puede tener un coste inferior a un

euro- abre la va a crear innovadores productos de fotodeteccin. Entre ellos, Koppens destaca las

cmaras de visin nocturna y detectores de molculas -basados en el anlisis espectroscpico de

la luz que reflejan- para el diagnstico mdico o la industria farmacutica.

GRAFENO: plsticos inteligentes Posted by Administrador on 9 noviembre, 2014

En un trabajo conjunto entre ALEXADER BALADIN

(UCLA) y KONSTANTIN NOVOSELOV

(MANCHESTER), demuestran que aadiendo copos

de GRAFENO al PET ste tiene una conductividad

trmica similar a la del hierro y a la del plomo,

cercana a la del silicio.

El tereftalato de polietileno conocido como (PET) fue producido por primera vez por los cientficos

britnicos WHINFIELD y DICKSON en 1941. La patente cubra una invencin de polmero para la

fabricacin de fibras y fue a mediados de los 40 cuando su uso industrial se extendi como fibra,

aunque no fue hasta mediados de los aos 50 cuando su aplicacin en forma de film para envasar

alimentos se impuso en el mercado. A partir de 1976 su uso se masific para todo tipo de envases

rgidos y actualmente, gracias a sus propiedades es el material ms usado para la industria agro

alimentaria.

El uso de polmeros ha trado grandes avances en todo tipo de industrias, las distintas clases de

polmeros y sus variables se usan prcticamente en todos los sectores desarrollando sus distintas

virtudes, entre otros productos se utiliza en todo tipo de aislantes, juguetes, parachoques, ropa

trmica, todo tipo de envases de comida o bebida y compuestos ultraresistentes

Las posibilidades de la aplicacin de GRAFENO en distintos polmeros, con distintas propiedades,

en todo un abanico de usos industriales, tal vez sea una de las noticias ms trascendentales que

ha salido sobre el material.

La aplicacin del GRAFENO a este nuevo compuesto aumenta por 600 su conductancia trmica

abriendo la puerta a la electrnica sobre sustratos plsticos cotidianos, algo impensable hasta

ahora por las bajas posibilidades del material a la disipacin de calor, un requisito esencial.

GRAFENO: frecuencias de terahercios descubren secretos Posted by Administrador on 23 noviembre, 2014

El GRAFENO gracias a sus propiedades excepcionales y capacidad de trabajar en distintas

frecuencias de terahercios, la posibilidad de hacer equipos que trabajen en la frecuencia de

terahercios traer una repercusin sin precedentes en los dispositivos de telecomunicaciones,

dotndolos de una capacidad de transmisin de datos que nada tiene que ver con las actuales.

Otro nuevo campo que abre el GRAFENO con sus propiedades y aplicaciones ilimitadas.

La capacidad de atravesar los materiales de las ondas (en frecuencias de terahercios), el control

que supone la manipulacin de stas y no siendo perjudicial en las superficies donde se aplique,

nos deja sin secretos. Este nuevo escner capaz de distinguir los pigmentos basado en GRAFENO

ha sido fruto del trabajo en equipo de un consorcio de empresas europeas dentro del

proyecto GRAPHENE-FLAGSHIP liderado por la Unin Europea.

Abrir la posibilidad del manejo de las ondas en frecuencias de terahercios en la industria tanto de

las telecomunicaciones como de la mdica traer aplicaciones inmediatas e impredecibles.

GRAFENO: control del hidrgeno Posted by Administrador on 27 noviembre, 2014

Cientficos de todo el mundo siempre han estado detrs de poder conseguir el control del hidrgeno y sus

reacciones qumicas atmicas, no es de extraar dado que el 75% de la materia visible de nuestro universo

est basado en este importante elemento qumico.

El GRAFENO gracias a su tamao, fortaleza y capacidad de reaccionar con partculas subatmicas, puede

haber abierto la puerta al control del hidrgeno con una aplicacin sin precedentes anteriores que traer

consecuencias planetarias.

Una pila o celda de combustible es como una pequea central nuclear, si bien en la central los reactores

nucleares trabajan para la fisin de ncleos atmicos obteniendo energa del mismo en forma de calor, las

pilas de combustible en cambio se basan en crear energa mediante un dispositivo electroqumico en el que el

combustible y la oxidacin fluyen para su reaccin qumica y as crear energa elctrica.

Cientficos de la universidad de Manchester en su ltimo estudio publicado en la revista NATURE, ponen

encima de la mesa la posibilidad real de separar el oxgeno del hidrgeno del medio ambiente de una forma

eficaz que promete abrir una nueva era energtica basada en la eficiencia y la sostenibilidad.

Al tamiz atmico de carbono que vale tanto para descifrar una hebra de ADN en segundos como para sensor

molecular de partculas, se le ha encontrado el aprovechamiento perfecto para crear aplicaciones inmediatas

en las celdas de combustible.

El equipo de Manchester sugiere en su estudio que las membranas atmicas de GRAFENO y GRAFENO

BLANCO podran extraer hidrgeno de la atmsfera hmeda y crear un generador elctrico en forma de pila

de combustible para crear energa del propio aire.

Tal vez sea la noticia ms importante que ha dado el GRAFENO en sus 10 aos de vida por las

consecuencias que traer, esperamos con impaciencia su mayora de edad, para entonces el mundo ya habr

empezado a cambiar su modelo energtico.

GRAFENO: revolucin energtica Posted by Administrador on 27 noviembre, 2014

NIKOLA TESLA tena la conviccin de que su

inigualable conocimiento sobre la transmisin

inalmbrica de energia traera la posibilidad de

tejer una gran red intercontinental de transmisin

de energa eficiente y barata.

Tesla Motors, parece tener controlado dos de los

tres requisitos indispensables para hacer realidad

un mundo eficiente energticamente. Tesla puede

ser un jugador aventajado industrialmente en la

capacidad de almacenamiento y control de

transmisin de energa sin cables y ultra rpidas.

La produccin, transmisin y el almacenamiento energtico son los pilares de lo que creemos que debe ser

una fuente de energa sostenible y eficiente, el GRAFENO ya a demostrado que es primordial para el futuro

energtico, pues domina los tres puntos cruciales para el futuro energtico.

Produccin: si bien el GRAFENO es capaz de que las sucias chimeneas de las centrales trmicas contaminen

menos o que sus caractersticas de impermeabilidad atmica consiguen que las centrales nucleares sean

ms seguras para evitar la radiacin en el futuro, es el campo de la energa solar el que ser el epicentro de la

investigacin de las posibilidades de produccin de energa del material atmico, cruzando fronteras de

conocimiento y abriendo puertas a crear nuevas formas de producir energa totalmente desconocidas hasta

ahora.

Transmisin: la gran malla de alta tensin con millones de kilmetros que cubre el planeta de norte a sur y de

este a oeste en todos los pases del mundo, ser remplazada por materiales superconductores que darn la

posibilidad de producir energa en lugares remotos donde se consume gracias a la poca o nula resistencia

elctrica que aportarn los nuevos materiales a la conductancia elctrica.

Las posibilidad de crear verdaderas autopistas energticas hipereficientes tiene la puerta abierta, muchos

proyectos del pasado como instalar paneles solares en los desiertos, tendran un impacto descomunal,

distintos estudios sugieren que si el 1% del Sahara fuera cubierto por paneles solares bastara para alimentar

nuestro voraz apetito energtico mundial, la transmisin elctrica es o ser un factor clave para todo tipo de

proyectos faranicos como ste.

Almacenamiento: el almacenamiento energtico traer el mayor auge nunca visto de las energas renovables,

la inmensa cantidad de energa que se pierde por no poder almacenarla de forma forma eficiente como la

solar o la elica es demasiado alta para su propia sostenibilidad, un almacenamiento eficiente de energa

traer la posibilidad de entregas de energa a la carta, sin que se pierda nada de lo captado de forma correcta,

ecolgica y sostenible.

La revolucin energtica vendr de la mano de empresas como Tesla Motors, que no slo se preocupa de la

rentabilidad empresarial, sino que gracias a un modelo sostenible basado en el control de la tcnica pondr en

jaque a todos los sectores ms importantes y superar en todos los mbitos a lo que hoy conocemos como

industria.

GRAFENO: materiales en jaque Posted by Administrador on 13 diciembre, 2014

GRAFENO amenaza a todas y cada una de las materias primas usadas industrialmente, y estn esperando

las consecuencias de una apertura industrial maestra de la capa atmica de carbono.

Vamos a ser realistas, el petrleo es totalmente insustituible hoy en da, si bien su uso ms comn y conocido

es su utilizacin para alimentar motores de combustin para el transporte de personas o mercancas, su

versatilidad como materia prima industrial es la base de 40 sustancias qumicas que a su vez sirven para

40.000 productos qumicos estratgicos para el ser human, como son los fertilizantes, medicinas, pinturas,

detergentes y envases de todo tipo.

El GRAFENO puede destronar al petrleo en su aplicacin ms utilizada, que es la posibilidad de sustituir la

gasolina como medio de alimentacin de los cerca de mil millones de coches que circulan actualmente en

todo el mundo, adems de valer para hacer polmeros ms ecolgicos y resistentes que los actuales.

El mero hecho de pensar que las ciudades podran ser limpias y silenciosas gracias al GRAFENO provocar

un gran movimiento del petrleo dentro del tablero industrial y se defender de todo tipo de ataques sin que

nada pueda hacer contra su progreso.

GRAFENO: nueva era en blindajes Posted by Administrador on 11 diciembre, 2014

El GRAFENO abre la puerta a sustituir al kevlar como material estrella para los blindajes de todos los estilos.

El kevlar, un material con medio siglo de edad desde su descubrimiento por una cientfica de Dupont (EEUU),

ha reinado como el material ms adecuado para todo tipo de blindajes por sus bondadosas propiedades, bien

para proteger a personas con chalecos ligeros, flexibles y duros o para todo tipo de armaduras para vehculos,

su superestructura molecular es capaz de hacer velas que aguanten huracanes y su versatilidad industrial

permite proteger cualquier otro elemento que deba ser protegido de las inclemencias ambientales. Pueden

aguantar las mximas exigencias en las condiciones ms extremas, como las que aguantan los depsitos de

combustible y los cascos de los pilotos de formula1.

Si el kevlar tiene todas estas propiedades excepcionales es gracias a su estructura qumica y a la

interactuacin molecular del hidrgeno en el material sinttico.

Las posibles aplicaciones para sustituir al kevlar son inmensas, se ha creado un revuelo a nivel mundial

gracias a que el GRAFENO en un estudio conjunt de las universidades de Rice y Massachusetts han

demostrado en el laboratorio que disipa la energa antes de la rotura por un impacto de proyectil mucho mejor

que el mejor material usado actualmente, el kevlar.

El material de Dupont nos parece un material fantstico para el blindaje, pero el GRAFENO en este campo

especfico tambin se queda sin rivales.

U.S Navy ya trabaja en escudos electromagnticos basados en GRAFENO para proteger sus

antenas estratgicas de posibles tormentas solares, o su impermeabilidad qumica se estudia como escud de

la radioactividad en las nucleares, o que sus propiedades trmicas en todo tipo de motores y bateras ofrece la

posibilidad de hacer verdaderos escudos trmicos con propiedades excepcionales como disipador de calor,

para el cual Apple ya tiene una patente.

CONCLUSION

El grafeno puede tener la llave de una revolucin energtica: la de la produccin, transmisin y

almacenamiento energtico supereficiente en el futuro, traer una revolucin energtica sin

precedentes en la historia, el control total sobre sus propiedades (requeridas en los puntos

mencionados para hacer los materiales o productos con caractersticas excepcionales) ser

transcendental para un nuevo modelo energtico e industrial.

El grafeno muestra aplicaciones inmediatas e impredecibles. Por eso algunos investigadores y

editores han bautizado al grafeno como El material de Dios, Material del futuro o el material de

ciencia ficcin. Los adjetivos hacia el material en todos los puntos del planeta no pueden ser

mejores, est creando una expectativa en la ciencia difcil de superar, los productos con bondades

excepcionales basados en GRAFENO vendrn seguro.

Hay que darle tiempo, Ya ha demostrado sus propiedades de ciencia ficcin, que se vaya

implementando en la industria no es ms que una cuestin de tiempo.

Referencias

http://www.cnnexpansion.com/especiales/2015/01/21/7-preguntas-sobre-el-grafeno-el-

material-del-futuro

http://www.infografeno.com/

http://grafeno.com/category/documentos-investigacion/

http://grapheneindustries.com/?What+is+graphene%3F