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El grafeno

11 Nov

¿Qué es?

El grafeno es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano formado por átomos de carbono y enlaces covalentes que se forman a partir de la superposición de los híbridos sp(2) de los carbonos enlazados.

Traducido, se trata de carbono, en una estructura molecular estable diferente de las clásicas, que son el grafito y el diamante, y otras más exóticas como el fullereno y los nanotubos.

En el grafeno los átomos se encuentran dispuestos de forma regular hexagonal, en una capa de un átomo de espesor. La estructura resultante recuerda a la de un panal de abeja.

Graphen

Aunque parezca un material extraño y totalmente nuevo, no lo es tanto:

  • El grafito que podemos encontrar en los lápices, no es más que la superposición de capas de grafeno.
  • Fue estudiado a mediados del siglo XX, y llegó a observarse la estructura de varias láminas de grafeno.

Es en 1994 cuando se le da el nombre de grafeno, a la monocapa de grafito.

Cabe destacar que en 2004, los científicos rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov logran obtener por primera vez una única capa de grafito, grafeno.

En 2010, recibieron el Premio Nobel de Física, en reconocimiento por tal logro.

Imagen real del grafeno:

graphene_layers

¿Cómo se obtiene?

El método más elemental para obtener grafeno, es a partir del grafito.

Se dispone una cinta adhesiva sobre una capa grafito, exfoliándolo de forma iterativa, hasta que se obtiene una única capa. Así de fácil.

No obstante, a través de este proceso es posible únicamente la obtención de grafeno en pequeñas cantidades. A escala industrial, y con la pureza necesaria para que resulte útil en aplicaciones tecnológicas, los procesos se vuelven complejos, y son muy diversos.

Investigadores españoles del Grupo de Materiales Compuestos del INCAR-CSIC han patentado una tecnología que permite obtener grafeno a partir de coque, un producto derivado del carbón y el petróleo.

Se reducen los costes de producción al no ser necesaria la producción de grafito, en la cual es necesario alcanzar temperaturas de 2500 a 2800 ºC, con su consecuente coste energético.

Con el nuevo sistema, el coque utilizado requiere temperaturas en torno a 1000 ºC.

El primer paso consiste en someter el coque a un tratamiento oxidativo que permite obtener óxido de grafito, para posteriormente someter a este óxido de grafito a un procedimiento de exfoliación con el que se consiguen láminas aisladas de óxido de grafeno.

Finalmente se  somete el óxido a un proceso de reducción térmica para eliminar los átomos de oxígeno que cuelgan de la estructura y obtener así grafeno.

 Las formas de grafeno obtenidas utilizando esta tecnología, presentan características estándar y similares a las obtenidas a partir de grafito, y tienen las mismas aplicaciones que el grafeno convencional.

De esta forma, los investigadores obtienen óxidos de grafeno y grafeno directamente a partir del coque, un derivado del carbón o el petróleo cuya síntesis requiere menos temperatura y está disponible a menores precios que el grafito.

 Este procedimiento evita la fase de grafitización, lo que permitiría reducir los costes de fabricación de un material que está revolucionando la tecnología actual.

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Fuentes:

www.ingenieros.es

www.agenciasinc.es

www.mundografeno.blogspot.com.es