El grafè El material del futur

Marta AlegretAndrea Pérez

Índex:1. Introducció

1.1.Què és el grafè. 1.2.Origen

2. Propietats

3. Avantatges i desavantatges

4. Visió de futur 4.1.Aplicacions

5. Conclusió 5.1.Què en pensem

6. Webgrafia

Introducció• QUÈ ÉS EL

GRAFÈ?• El grafè és un compost

format per àtoms de carboni. Té una estructura laminar plana, d'un sol àtom de gruix, els àtoms estan densament empaquetats en una xarxa cristal·lina bidimensional en forma de rusc d'abella.

Geim i Novoselov van extreure el grafè d'un tros de grafit, com el qual es troba en qualsevol mina de llapis, utilitzant una cinta adhesiva que els va permetre extreure una làmina d'un sol àtom de carboni.

Llavors es creia impossible fabricar una làmina d'un sol àtom de grossor perquè era inestable, no obstant això, Geim i Novoselov van aconseguir l'inesperat i van rebre el Premi Nobel de Física en 2010 pel descobriment d'aquesta estructura del carboni.

ORIGEN DEL GRAFÈ El grafè ja va ser descrit i es coneixia des de la dècada de 1930 i en 1889 ja s'esmentava la possibilitat de formar filaments de carboni per descomposició tèrmica d'hidrocarburs gasosos. A més, la paraula grafè va ser oficialment adoptada en 1994 després d'haver estat usada com monocapa de grafit en les ciències superficials. Però no ha estat fins a fa uns anys quan s'ha descobert la seva veritable utilitat.

Va ser en 2004 quan es va produir l'impuls definitiu en l'estudi del grafè, Andre Geim i Konstantin Novoselov professor i alumne doctorat de la Universitat de Manchester van aïllar les primeres mostres de grafè a partir de grafit mitjançant un procés d'exfoliació mecànica.

• Propietats• Duresa similar a la del diamant• Elàstic• Flexible• Molt bon conductor de la calor• Molt bon conductor de la

electricitat• Transparent i lleuger• Reacciona químicament amb

altres substancies• Suporta la radiació ionitzant• Elevada densitat• Efecte antibacterià

• Aplicacions• Electrónica• Informàtica• Telefonia mòbil• Sector energètic• Industria del blindatge• Industria del motor y los

combustibles• Industria alimentaria• Desenvolupament de la ciència

PROPIETATS:• DURESA: La seva duresa s'estima en

aproximadament unes 200 vegades la de l'acer, gairebé similar a la del diamant. És a dir, que parlem d'un material molt resistent al desgast i que pot suportar grans pesos. S'estima que per travessar una làmina de grafè amb un objecte afilat seria necessari establir un pes sobre ell d'aproximadament quatre tones.

• ELASTICITAT: La elasticidad del grafè es enorme, pudiéndose estirar hasta un 10% de su tamaño normal de forma reversible; mientras que el resto de sólidos raramente llegan a un 3%. El principal motivo de esta característica es que el grafè apenas presenta impurezas o defectos en su red.

• CONDUCTOR CALOR: La conductivitat tèrmica del grafè s'ha mesurat, i es

troba en un valor de, aproximadament, 5000 Wm-1K-1. El coure presenta un valor de 400 Wm-1K-1 a temperatura ambienti. Per tant, el grafè condueix 100 vegades millor la calor que el coure.

• CONDUCTOR ELECTRICITAT: Amb una conductivitat elèctrica 100 vegades major que la del silici i una conductivitat tèrmica extraordinària que fa que no desprengui calor, el grafè podria canviar la indústria de l'electrònica. Els circuits dels ordinadors personals fets en grafè podrien allotjar un nombre de transistors ordres de magnitud major que avui dia en el mateix espai. A més, gràcies a l'habilitat de dissipar calor, els processadors de grafè serien d'una grandària fins i tot menor que el dels actuals xips de silici.

• TRANSPARENT I LLEUGER: Això permet la seva utilització per crear pantalles molt més lleugeres. Si ho unim a altres de les seves propietats ja esmentades, com és el cas de la flexibilitat, una de les seves aplicacions seria la de la creació de pantalles plegables o enrotllables.

• REACCIONA QUÍMICAMENT: Això li permet servir de base per a la creació de materials nous o introduir impureses dins de la seva estructura per modificar les propietats originals del grafè, la qual cosa obre un ventall pràcticament il·limitat de camps d'aplicació.

• SUPORTA RADIACIÓ: li permet suportar la radiació d’alta energia.

• DENSITAT: El grafè és un material molt dens. Tant, que ni tan sols els àtoms més petits coneguts, els de Heli, són capaços de travessar-ho. De la mateixa manera sí que permet el pas de l'aigua, que s'evapora a la mateixa velocitat que si estigués en un recipient obert.

• EFECTE ANTIBACTERIÀ: En estudiar el comportament del grafè amb organismes vius, es va comprovar que els bacteris no creixen en ell, la qual cosa obre les possibilitats de la seva utilització en la indústria alimentària o en la biomedicina.

Avantatges:• El Grafè és un material que

segons els experts va a revolucionar la indústria i la tecnologia en les properes dècades perquè pot substituir a la fibra òptica. Permet major velocitat en la transferència de dades, és més resistent i té millor conductivitat tèrmica. És més fort que l'acer, però més prim que qualsevol sòlid conegut.

Desavantatges:• Un equip de científics de la Universitat

de Rice va trobar que en els límits dels anells on s'interromp la matriu regular d'unitats hexagonals (sis àtoms) el grafè té la meitat de la força.A més les fulles del material conreat en un laboratori gairebé mai tenen una estructura d'hexàgons perfectes. En general les fulles tenen protuberàncies anomenades “grans de grafè”. Quan aquests grans es col·loquen sota tensió aquests defectes comencen a donar problemes.

Visió de futur: Aplicacions1.Electrònica: Podria emprar-se en la fabricació de microxips o de transistors, tots dos elements imprescindibles en pràcticament tots els dispositius electrònics. Existeixen diverses empreses que ja estan desenvolupant negres conductores, que és un tipus de tinta que condueix l'electricitat i que s'empra per imprimir circuits, a partir de grafè. A més, per les seves especials característiques els components electrònics d'aquest material permetran el desenvolupament de dispositius flexibles que podran enrotllar-se o plegar-se segons les necessitats.

2. Informàtica: En ser capaç de conduir electrons de molt bona forma gairebé sense escalfar-se en el procés, investigadors de la Universitat de Texas i la Universitat de Corea del Sud van descobrir que una làmina de grafè pot usar-se en el desenvolupament de pantalles tàctils, aprofitant el fet que una làmina de grafè pot ser totalment transparent, ideal per col·locar per sobre un panell de píxels sense disminuir la lluentor de la seva retroiluminació.A més, aquesta prima làmina de grafè sensible a la conducció elèctrica i que captaria els nostres tocs pot ser molt flexible, aportant al que podrien ser futures pantalles tàctils flexibles, la qual cosa bé podria acompanyar-se de la tecnologia FEU OLOR flexible per al desenvolupament d'aquesta classe de tecnologia.

3. Telefonia mòbil: Amb el grafè es crearia una nova generació de dispositius adaptats a la fesomia de l'ésser humà, sense formes ni colors preestablerts, amb pantalles flexibles, plegables i tàctils. A més, diversos estudis recents han comprovat com nanocircuits de grafè podrien millorar de manera significativa la velocitat i qualitat de les comunicacions sense fils. Realment, aquest tipus de productes sona gairebé a ciència ficció, doncs mesurarien mil milions de vegades menys que un metre.

4. Sector energètic: Potser un dels descobriments més emocionants és el relacionat al camp de les bateries, ja que el grafè permetrà crear unes bateries que tinguin deu vegades més capacitat d'emmagatzematge d'energia i una reducció de deu vegades en el temps de càrrega per a la mateixa.

5. Indústria del blindatge: L'extrema duresa del grafè, unida a la seva capacitat de modelar-se i a la seva lleugeresa, ho fa un compost ideal per ser emprat en aquesta indústria. Armilles antibales, cascos i multitud d'elements de protecció que s'empren per diversos professionals passaran a ser molt més lleugers i assegurances.

6. Indústria del motor i els combustibles: Farà de tots dos més ecològics i eficients. Actualment, és de domini públic que el Pentàgon ha invertit una gran quantitat de diners per fomentar el desenvolupament d'un additiu basat en el grafè que millori el rendiment dels avions militars quant a consum i rendiment.

7. Indústria alimentària: Possibilitarà la creació d'envasos per a aliments més segurs o recobriments per als mobles de la llar que impedeixin el desenvolupament de bacteris en la seva superfície.

8. Desenvolupament de la ciència: L'alta reactivitat del grafè amb altres elements químics diferents del carboni és una de les característiques que més atreu l'atenció en el camp de la recerca. Ja s'han descobert alguns derivats del grafè, com és el cas del “grafà”, que mitjançant l'addició d'hidrogen en la seva estructura molecular dóna com resultat un nou material aïllant.

QUÈ EN PENSEM:• Nosaltres pensem que el grafè és el material del futur, que algun dia

moltes de les coses que utilitzem estaran fetes amb aquest material, però creiem que serà d’aquí un quants anys ja que primer s’ha d'analitzar ben bé tots el inconvenients. Tot i així, aquest material encara esta en fase de proba per lo tant encara trigarà uns anys en sortir al mercat.

WEBGRAFIA:• http://www.infografeno.com/propiedades-del-grafeno• http://

recursostic.educacion.es/observatorio/web/es/cajon-de-sastre/38-cajon-de-sastre/965-grafeno-iel-inminente-impacto-sobre-nuestra-vida-cotidiana

• http://www.masquebytes.com/?p=922

• http://grafeno.com/propiedades-del-grafeno/

• http://www.vadejuegos.com/noticias/2010/10/29/grafeno-el-material-de-moda-084517.html

• http://

www.monografias.com/trabajos92/grafeno-tecnologia-del-futuro/grafeno-tecnologia-del-fut

uro.shtml#futurasapa

• http://quimicanaturaleza.blogspot.com.es/2013/07/grafeno-ventajas-y-desventajas.html

• http://www.fayerwayer.com/2013/06/siete-aplicaciones-revolucionarias-del-grafeno-para-la-

tecnologia-moderna

/

• http://

juan-adia.blogspot.com.es/2013/08/grafeno-sus-propiedades-y-exoticas.html