El grafeno es un material revolucionario. Está compuesto por una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una estructura hexagonal. Aunque el concepto de capas de grafito ya era conocido, el grafeno no fue aislado hasta 2004, cuando los científicos rusos André Geim y Konstantin Novoselov, de la Universidad de Mánchester, lograron extraerlo utilizando una técnica simple: despegar capas de grafito con cinta adhesiva.
Este descubrimiento les valió el Premio Nobel de Física en 2010 debido a las sorprendentes propiedades del grafeno: es extremadamente resistente (200 veces más que el acero), liviano, flexible y conductor tanto de electricidad como de calor. Estas características lo hacen ideal para aplicaciones en sectores como la electrónica, la energía, la biomedicina y los materiales compuestos.
La realidad del grafeno y su empleo en varios sectores, incluido el de la movilidad
Desde su descubrimiento, la investigación sobre el grafeno ha avanzado rápidamente. Muchas son las expectativas sobre la capacidad de este ‘material del futuro’ para revolucionar varios sectores industriales: más fuerte que el acero, altamente flexible, extremadamente resbaladizo e impenetrable para los gases, el grafeno supera al cobre en conducción electrónica y al diamante en conducción térmica. Además, es casi invisible y presenta diversas propiedades cuánticas inusuales.
Prometía avances en la electrónica ultrarrápida, las supercomputadoras y los materiales de gran resistencia. También se han hecho afirmaciones aún más extraordinarias, como su uso en ascensores espaciales, velas solares, retinas artificiales e incluso capas de invisibilidad. Pero tiene limitaciones. Se enfrenta a desafíos técnicos para su producción a gran escala y su integración en productos comerciales.
Pero no todo es tan bonito y práctico alrededor del grafeno. También hay muchos escépticos. Durante décadas se han escuchado promesas vacías sobre el impacto del grafeno en el mundo real. ¿Dónde están los productos revolucionarios que podrían mejorar nuestras vidas o ayudar a combatir el cambio climático? ¿Ha sido el grafeno un éxito rotundo o un fracaso? Como es habitual, la verdad se encuentra en un punto intermedio.
La cara del grafeno que no ven la mayoría de las personas
Las tecnologías disruptivas, como la automoción, necesitaron décadas de desarrollo. El grafeno, por su parte, todavía es un recién llegado en el gran esquema de las cosas, por lo que es prematuro sacar conclusiones sobre su impacto.
Graphene Flagship, la iniciativa de investigación europea liderada por la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia ha sido decisiva, y silenciosa, para una integración continua del grafeno en diversas aplicaciones prácticas. Su propósito es llevar el grafeno y materiales relacionados desde el ámbito académico hacia aplicaciones comerciales en el mundo real.
Como resultado, se han desarrollado más de 90 productos en la última década. Entre ellos se incluyen plásticos compuestos para equipos deportivos más duraderos, como neumáticos de carreras para bicicletas y cascos de moto que distribuyen mejor las fuerzas de impacto. También se han creado revestimientos termoconductores para componentes de motocicletas y lubricantes que minimizan la fricción y el desgaste en piezas mecánicas.
La necesidad de sistemas de almacenamiento de energía que sean eficientes y duraderos ha convertido a las baterías en componentes esenciales para dispositivos portátiles y vehículos eléctricos. Sin embargo, las limitaciones en densidad de energía y vida útil de las baterías tradicionales han impulsado la búsqueda de soluciones innovadoras. En este escenario, el grafeno emerge como un material clave para la industria de las baterías y está encontrando su lugar en estas baterías y también en supercondensadores, permitiendo tiempos de carga más rápidos y una mayor duración.
Las tintas conductoras de grafeno se utilizan ahora en la fabricación de sensores, etiquetas de seguimiento inalámbrico, elementos calefactores y blindaje electromagnético para proteger componentes electrónicos sensibles. Además, el grafeno se emplea en auriculares para mejorar la calidad del sonido y como un medio más eficiente para transmitir calor en unidades de aire acondicionado.
Los productos a base de óxido de grafeno se están utilizando en procesos de desalinización, tratamiento de aguas residuales y purificación de agua potable. Mientras tanto, se pueden adquirir diversos materiales de grafeno para su uso en muchos otros productos, y grandes corporaciones como SpaceX, Tesla, Panasonic, Samsung, Sony y Apple se rumorea que están utilizando grafeno para desarrollar nuevos productos.
Conclusiones
El impacto del grafeno en la ciencia de los materiales es indiscutible, y aunque su efecto en los productos de consumo es evidente, no siempre es fácil de percibir. Una vez que un material se incorpora en un producto funcional, deja de ser mencionado
Los consumidores pueden no darse cuenta de que coche, su teléfono móvil o su palo de golf contienen grafeno y, probablemente, no les importe siempre que funcionen bien. A medida que los métodos de producción mejoran y los costes disminuyen, es probable que el grafeno sea empleado de manera más generalizada. Las economías de escala lo harán más accesible y es probable que se amplíen sus aplicaciones.