Grafeno | una de las formas de carbono
El grafeno es una de las formas del carbono. Al igual que el diamante y el grafito, las formas (o "alótropos") del carbono tienen diferentes estructuras cristalinas, lo que les confiere diferentes propiedades. El grafeno es la forma básica 2D (bidimensional) de una serie de alótropos 3D, como el grafito, el carbón vegetal, el fullereno y los nanotubos de carbono.
El término grafeno fue acuñado como una combinación de grafito y el sufijo '-ene' por Hanns-Peter Boehm, quien describió las láminas de carbono de una sola capa en 1962. El grafeno es como una estructura en forma de panal o "malla de gallinero", formada por átomos de carbono y sus enlaces. El grafeno son muchas láminas de grafeno apiladas.
Tres millones de láminas de grafeno apiladas para formar grafito tendrían sólo un milímetro de grosor.
El Premio Nobel de Física de 2010 fue concedido a Sir Andre Geim y Sir Konstantin Novoselov "por los experimentos pioneros sobre el material bidimensional grafeno".
Los supercondensadores de grafeno están entre las posibles aplicaciones.
El grafeno es un entramado de panal a escala atómica formado por átomos de carbono.
Óxido de grafeno
Un equipo internacional de la Universidad de Manchester fabricó una membrana de óxido de grafeno. Demostraron que bloqueaba muchos gases y líquidos pero dejaba pasar el agua. Sir Andre Geim dijo: "El gas helio es difícil de detener. Se filtra lentamente incluso a través de un cristal de ventana de un milímetro de grosor, pero nuestras películas ultrafinas lo bloquean por completo. Al mismo tiempo, el agua se evapora a través de ellas sin obstáculos. Los materiales no pueden comportarse de forma más extraña".
Última idea
Las membranas de grafeno serán unos buenos tapones de bala. La investigación demuestra que una capa de un átomo de grosor absorbe un impacto mejor que el acero. El equipo de investigación sugiere que combinar el grafeno con uno o más materiales adicionales para formar un compuesto podría ser el camino a seguir.
Baterías de grafeno
1. Estructura interna
La estructura interna de una batería de grafeno es bastante similar a la de una batería estándar de iones de litio. Hay dos electrodos y una solución electrolítica para permitir el flujo de carga. La diferencia es que uno de los electrodos en las baterías basadas en grafeno, sobre todo el cátodo, se sustituye por un material compuesto híbrido (metal de estado sólido + grafeno) utilizado en lugar de un metal de estado sólido estándar
2. Ventajas
Batería más pequeña y delgada: El grafeno, al ser un material bidimensional, sólo tiene una capa de átomos. Para entenderlo mejor, cuando se apilan 3 millones de capas de grafeno es que se obtiene 1 mm de espesor. Esto significa que el grafeno permitiría que los teléfonos inteligentes fueran más delgados que nunca y proporcionaría más espacio de electrónica adicional y permitiría colocar baterías de mayor capacidad.
Mayor capacidad: El grafeno tiene una mayor capacidad energética para el mismo tamaño en comparación con las baterías de iones de litio. Mientras que las baterías de iones de litio son conocidas por almacenar hasta 180 Wh por kilogramo, las baterías basadas en grafeno son capaces de almacenar hasta 1.000 Wh por kilogramo. Por lo tanto, un paquete de baterías de grafeno del mismo tamaño tiene una capacidad de carga superior a la de las baterías de iones de litio o a la de otras baterías de uso común.
Tiempos de carga más rápidos: El grafeno es un excelente conductor de la electricidad. Su estructura bidimensional en forma de panal no ofrece ninguna resistencia al flujo de electrones. Por lo tanto, puede cargarse rápidamente y también proporcionar una mayor resistencia en comparación con las baterías de iones de litio.
Patentes de grafeno
La invención del grafeno ha dado lugar a numerosas patentes para su aplicación práctica. En 2013 el resultado fue:
- Entidades chinas: 2.204
- Entidades estadounidenses: 1,754
- Entidades de Corea del Sur: 1,160
- Entidades del Reino Unido: 54
El gigante surcoreano de la electrónica Samsung destaca como la empresa con más patentes de grafeno a su nombre.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es el grafeno?
R: El grafeno es una de las formas del carbono, con una estructura bidimensional en forma de panal o "malla de gallinero" formada por átomos de carbono y sus enlaces.
P: ¿Qué relación tiene el grafeno con el grafito?
R: El grafito son muchas láminas de grafeno apiladas; tres millones de láminas de grafeno apiladas para formar grafito tendrían sólo un milímetro de grosor.
P: ¿Quién acuñó el término "grafeno"?
R: El término 'grafeno' fue acuñado como una combinación de grafito y el sufijo '-ene' por Hanns-Peter Boehm en 1962.
P: ¿Por qué ganaron Sir Andre Geim y Sir Konstantin Novoselov el Premio Nobel de Física de 2010?
R: Sir Andre Geim y Sir Konstantin Novoselov ganaron el Premio Nobel de Física de 2010 "por los experimentos pioneros sobre el material bidimensional grafeno".
P: ¿Cuáles son algunas de las posibles aplicaciones del grafeno?
R: Entre las posibles aplicaciones del grafeno se encuentran los supercondensadores.
P: ¿Qué otras formas o alótropos tiene el carbono además del grafeno?
R: Otras formas o alótropos que tiene el carbono además del grafeno son el diamante, el grafito, el carbón vegetal, el fullereno y los nanotubos de carbono.
