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Tecnología

¿Qué es el grafeno y para qué sirve?


Habrás oído infinidad de noticias sobre el grafeno, un material que ha sido tendencia por encontrarse en diversos tipos de mascarillas y de las que se advertía su peligrosidad. Pero ¿qué es el grafeno? ¿De dónde procede? ¿Cómo se utiliza? ¿Es peligroso para la salud humana?

Analizamos, al detalle, qué es el grafeno, para qué sirve y qué supondrá su utilización masiva en la tecnología del futuro.

El grafeno es un material laminar compuesto por átomos de carbono que se obtienen a partir del grafito, uno de los elementos más abundantes en la naturaleza. Sí, sí, ese que se utiliza para hacer las minas de los lápices. Su gran ventaja es que es un material extremadamente resistente.

Entre sus principales características, el grafeno es duro, flexible, resistente, capaz de almacenar energía y ser buen conductor del calor y la electricidad. Es gracias a estas propiedades que tiene múltiples aplicaciones en el campo de la electrónica, la informática, la construcción, la medicina, entre otros.

Su estructura y enlace químico fueron descubiertos durante los años 1930. Sin embargo, los científicos abandonaron su investigación por considerarlo un material termodinámicamente inestable.

En 2010, los físicos Andre Geim y Konstantín Novosiólov recibieron el Premio Nobel de Física por sus revolucionarios descubrimientos acerca de este material y de cómo se aplica en el ámbito de la tecnología (I+D).

Propiedades del grafeno

Para que nos hagamos una idea, un milímetro de grafito contiene más de tres millones de capas de grafeno. Su estructura es semejante a un panal de abejas, es decir, de forma hexagonal.

A continuación, enumeramos sus diferentes propiedades:

  • 1. Se trata de un material extremadamente duro y resistente. Una lámina de grafeno es hasta 200 veces más resistente que una hipotética lámina de acero (e incluso que el diamante).
  • 2. Es un material muy flexible, elástico y moldeable.
  • 3. El grafeno es bastante estable cuando se les somete a grandes presiones.
  • 4. Permite una alta conductividad térmica y eléctrica.
  • 5. Genera electricidad cuando es alcanzado por la luz solar.

Qué es el grafeno y por qué se dice que es el material del futuro

Por sus innumerables propiedades se tilda al grafeno como «el material del futuro».

¿Para qué se usa el grafeno?

El grafeno se comercializa en láminas, las cuales se emplean para un sinfín de tecnologías, productos e infraestructuras.

Sector de la electrónica

Se pueden crear chips y transistores a través del grafeno. Además, al ser un material altamente flexible se puede utilizar en la creación de circuitos eléctricos que se adapten a cualquier superficie.

También se está investigando su aplicación en la fabricación de pantallas táctiles flexibles y transparentes. Estas pantallas electrónicas estarían compuestas por una capa luminosa de tecnología OLED y, por otro, por una lámina de grafeno que tendría dos funciones: proteger la pantalla y responder a las indicaciones táctiles.

Sector de la informática

Se está trabajando en la creación de procesadores para que los ordenadores sean mucho más eficientes, rápidos y que consuman poca energía. En la actualidad, los procesadores pierden energía en forma de calor, por lo que el grafeno resulta un material con un gran potencial para mejorar el rendimiento de los ordenadores.

El material que se usa principalmente en la fabricación de ordenadores es el silicio, aunque el grafeno podría ocupar su lugar en los próximos años. De hecho, un procesador fabricado con grafeno podría ser hasta 25 veces más potente que un procesador actual.

No obstante, es posible que esto no suceda hasta dentro de dos o tres décadas. Su descubridor, Andre Geim, lo explica en una entrevista para el diario El Independiente: «Es inevitable que se use para producir chips más rápidos: en algún momento alguno de estos materiales serán, si no un sustituto, sí un complemento al silicio. En España ya introducen grafeno en circuitos combinados con silicio, por ejemplo».

Sector de las baterías

El sector de las baterías es el que menos avance científico y tecnológico está teniendo. Introducir el grafeno en este sector supondría una verdadera revolución, pues se crearían baterías más eficientes (alta velocidad de carga), pequeñas y con una capacidad de almacenaje muy superior a la actual.

Empresas como Tesla, de Elon Musk, ya están implementando el grafeno en la creación de sus baterías.

Sector de las energías

En el campo de las energías puras y limpias destacan los paneles solares, una tecnología de última generación que es capaz de convertir la energía del sol en energía útil para la vida humana. ¿Podría desbancar el grafeno a los paneles solares? Es muy posible que no sirva para ahorrar energía en casa.

El grafeno, al fin y al cabo, es más ligero y con una alta capacidad de absorber la energía del sol y transformarla en energía útil con un peso muy inferior.

En el sector de la medicina y la biotecnología

Se está investigando cómo el grafeno puede ser útil para tratar enfermedades como el cáncer y en cómo aplicarlos para la fabricación de implantes que sustituyan tejidos dañados.

Y eso se debe principalmente a que es un buen conductor de la electricidad.

En la industria del blindaje

Una lámina de grafeno es fina, dura y resistente, por lo que podría utilizarse para fabricar chalecos antibalas, ropa antibalas, sprays antimosquitos, entre otros. Aún no se están fabricando estos elementos debido al elevado coste actual del grafeno en el mercado.

En la industria de la alimentación

En este campo, el grafeno resalta por ser el principal material para crear recipientes de alimentos gracias a que es capaz de aislar la comida de mejor forma, es decir, evitando que proliferen las bacterias.

En las ciencias en general

Además de todas sus aplicaciones en cada sector, el grafeno es capaz de reaccionar con otros elementos y obtener nuevos materiales como el grafano (es una variedad del grafeno), los nanotubos (es una lámina de grafeno que se moldea en forma cilíndrica) y nanobrotes (ramificaciones del grafeno).

Más interesante resulta el siguiente dato; unos investigadores de la Universidad de Manchester descubrieron que el grafeno se puede auto reparar. Esto se debe a su composición de átomos de carbono e hidrógeno, los cuales están presentes en el aire. Si llegará a sufrir una pequeña rotura, el grafeno buscaría por sí solo los átomos que necesita para recomponerse.

Propiedades y ventajas tecnológicas del grafeno

Por todas sus propiedades y ventajas, el grafeno es sin duda un material que contará con grandes avances en un par de décadas. Sin embargo, ¿a qué retos se enfrenta en la actualidad?

«Ahora se produce en enormes cantidades pero con poca calidad. Es muy utilizado, pero para aplicaciones de alta tecnología es todavía insuficiente. Dale tiempo a encontrar aplicaciones, hacerlo más barato, de más calidad... dale tiempo. Con el silicio pasó lo mismo», indicó su descubridor, el físico André Greim, respecto a cuál era el mayor reto del grafeno en la actualidad.

Peligros del grafeno

Al ser un material relativamente nuevo y sobre el que aún se están elaborando investigaciones, todavía no se sabe con certeza qué peligros puede tener el grafeno.

Por ejemplo, a principios de 2021, en plena crisis por COVID-19, el Ministerio de Salud de Canadá afirmó que "identificó que las partículas de grafeno inhaladas tenían cierto potencial para causar toxicidad pulmonar temprana en animales".

Con esta afirmación, justificó la retirada masiva de mascarillas de uso diario que contenían este material por la posibilidad de provocar la inhalación de micro partículas (que podrían provocar toxicidad pulmonar).

Peligros del grafeno para la salud humana

En la actualidad, se recomienda no utilizar mascarillas de uso diario que estén fabricadas con grafeno.