El desarrollo científico-tecnológico en el campo de los nuevos materiales

El desarrollo científico-tecnológico en el campo de los nuevos materiales:

La historia de la Humanidad está dividida en épocas en las que se usaba un material principal (como la Edad de Piedra o la de Bronce), pero hoy no se puede hablar de un solo material que nos distinga sino de varios de ellos, pues estamos en la era de los Nuevos Materiales. 

En esta época se tiende a emplear materiales con las siguientes características:

- Bajo coste de fabricación, ahorro de energía y eliminación de residuos dañinos para la salud y medio ambiente.

- Con posibilidad de ser sometidos a reciclaje, degradación o eliminación.

- La conveniencia de disminuir el consumo de materiales estratégicos.

Estas características provocan las siguientes tendencias:

- Sustitución de los metales y sus aleaciones por polímeros (generalmente).

- Producir aleaciones metálicas de mayor resistencia mecánica, mejor envejecimiento y mejor respuesta anticorrosiva.

- Incremento del uso de metales y nuevas aleaciones ligeras, como la aleación de aluminio y el magnesio.  

Hoy en día, debido a los avances en física, química e informática, la creación de nuevos materiales se ha convertido en algo más interesante. Sumado a esto a la gran invención de los últimos tiempos, la nanotecnología. La nanotecnología trabaja a nivel atómico y molecular, lo que podría generar una revolución a nivel molecular en un futuro cercano.

En conclusión, nuestra actualidad es la “era de los nuevos materiales”. Cada día hay un mayor número de avances en el campo de la ciencia. El futuro  está más cercano.

Al grafeno se le define como Hidrocarburo aromático policíclico infinitamente alternante de anillos de sólo seis átomos de carbono. La molécula más grande de este tipo contiene 222 átomos de carbono o 37 <<unidades de benceno>> separadas.

Se conoce y se ha descrito desde hace más de medio siglo. Al grafeno se le prestó poca atención durante décadas al pensarse que era un material inestable termodinámicamente. Geim y Novoselov consiguieron aislar el grafeno a temperatura ambiente.

A penas lleva una década entre nosotros y es el material más prometedor para la industria electrónica o para la medicina. El grafeno ha sido calificado de material-milagro, pero aún son muchas las incógnitas en torno a estas láminas de carbono de grosor monomolecular. Este material posee unas características sorprendentes.

Métodos de obtención

El grafeno en sí es un material muy fácil de encontrar, tanto es así, que incluso de las minas de los lápices se puede obtener. El problema es que para poder aprovechar las virtudes de este material al máximo, éste, debe ser lo más puro posible, y en las minas de los lápices, se han encontrado minerales varios que se mezclan con el grafeno, lo que disminuye bastante pureza.

El método más normal y casero es este, usando celo y pegando el grafito a éste durante varias veces, hasta conseguir una capa.

Para poder obtenerlo con mayor pureza y mediante método casero y para generar pequeñas cantidades, se suele usar una piedra de grafito, y se realiza el mismo proceso que con una mina de lápiz. 

Ahora la mayor dificultad es producirlo a gran escala, para la empresa y su estudio.

GRAFENO EN LÁMINA

Se usa un reactor CVD donde se introduce un gas con carbono, entonces, aplicando una cantidad de energía se depositan los átomos de carbono sobre un substrato metálico, donde posteriormente se transfieren las láminas de grafeno al substrato final que dependerá del uso que se le quiera dar al grafeno (vidrio, silicio,...). 



Nota: el CVD utiliza gas metano que se transforma mediante deposición química en fase vapor, en moléculas de carbono, oxígeno e hidrógeno. Aún así el coste no baja demasiado, ya que está entre los 300 y 1000 €

Los métodos existentes para la fabricación de grafeno requieren un equipo costoso, especializado y con complejos procedimientos de fabricación. La máquina más compleja para producir láminas de grafeno es un limpiador ultrasónico.

GRAFENO EN POLVO

El grafeno en polvo se utiliza en aplicaciones que requieren un material más barato, para construcción. Lo más frecuente es mezclarlo con otros materiales. El proceso de producción de grafeno en polvo básicamente parte del grafito como materia prima y consiste en realizar una oxidación y un proceso de ultrasonificación para separar las pequeñas láminas de grafeno que componen el grafito. Sus propiedades no son tan buenas como el grafeno en lámina y conduce peor la electricidad.

GRAFENO ARTIFICIAL

Este nuevo material es fabricado colocando y moviendo moléculas de óxido de carbono sobre una superficie de cobre, y aunque es más costoso de producir, permite manipular las propiedades del grafeno con mayor precisión, ya que éste cuenta con mayor pureza que la que se obtiene en el grafeno original.

Aquí entra en juego Graphenea, una empresa española que está en los primeros puestos como mejor productora de grafeno, la cual ha conseguido solucionar el gran problema del grafeno.

Se ha descubierto recientemente, que hay trozos de grafeno en el espacio, lo cual, también da que hablar sobre el origen del universo y lo sucedido tras la teoría del Big Bang.

 Bibliografía

• http://elpais.com/diario/2011/04/18/radiotv/1303077601_850215.html 
• http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2013/02/nuevos-materiales.pdf
• https://www.youtube.com/watch?v=2jkLc-86uMs
• https://www.youtube.com/watch?v=bUjI8kBVKg4
• http://www.mundodelgrafeno.com/2013/01/modos-de-obtencion.html
• https://www.youtube.com/watch?v=Q-UkS1eWxH8&list=PLdAUAA-2ZLKGCOtJTVYX1ju2oC_tyf2AE&index=1
• http://www.cam.ac.uk/research/news/graphene-taking-the-wonder-stuff-from-dream-to-reality     
• https://tecnologia-materiales.wikispaces.com/Nuevos+Materiales 

Hecho por Sandra y Alicia.