¿Qué es el grafeno y cuáles son sus características?

0

El grafeno es un material compuesto por carbono puro, cuyos átomos están dispuestos en forma de patrón hexagonal regular, parecido al grafito.

Una lámina de grafeno de un átomo tiene 200 veces más resistencia que el mejor de los aceros, con una densidad similar a la de la fibra de carbono y casi 5 veces más liviano que el aluminio, siendo un material de apariencia transparente.

De los materiales existentes, el grafeno es uno de los más fuertes y duros que hay, ya que es más duro que el diamante y más fuerte que el acero. Puede soportar grandes esfuerzos sin siquiera deformarse, y es muy liviano. Su densidad es de 0,77 miligramos por metro cuadrado. Soporta fuertes flexiones, doblándose sin romperse, y se puede utilizar en forma de aditivo para la fabricación de materiales de grafeno.

No es un material nuevo, aunque se lo consideraba un material termodinámicamente inestable. Pero los científicos Andréy Gueim y Konstantín Novosiólov descubrieron que los átomos de grafeno se pueden aislar a temperatura ambiente, lo que les valió el Premio Nóbel de Física en el año 2010.

Propiedades que tiene el grafeno

  • Extrema dureza: tiene 200 veces más resistencia que una lámina de acero de igual forma.
  • Es un material flexible y elástico.
  • Transparencia.
  • Alta conductividad tanto eléctrica como térmica.
  • Reacciona químicamente en la mezcla con otras sustancias, lo que permite realizar compuestos con otras propiedades.
  • Se lo utiliza como soporte para la radiación ionizante.
  • Es muy liviano, similar a la fibra de carbono pero con más flexibilidad.
  • Al conducir electrones, levanta menor temperatura (efecto Joule).
  • En su utilización como reemplazo del silicio (transistores, microchips), consume menos electricidad.
  • Tiene un gran futuro en el mercado de los súper condensadores.
  • Es autorreparable, si una lámina se daña o se quiebra, puede atraer átomos de carbono vecinos para auto repararse.
  • Se puede mezclar para cambiar la forma en que se comporta primigeniamente, para que pueda ser utilizado en otras actividades.

Por este motivo, los productos que contienen aditivos de grafeno obtienen un incremento en sus propiedades mecánicas, como las resinas comerciales que son termoestables. Este aditivo de grafeno ofrece un muy buen funcionamiento en la producción habitual para fabricar composites (hand-lay up, RTM, infusión, filament winding, Pultrusion).

Los productos que incorporan componentes de grafeno tienen ciertas características especiales como:

  • Resistencia mecánica alta: La resina poliéster que contiene grafeno tiene resistencias mecánicas similares o más altas que otras de un coste superior y de mayor tecnología, como el viniléster-epoxi bisfenol A.
  • Es más durable: en comparación con un mismo diseño, las resinas con grafeno son mucho más duraderas.
  • Rigidez estructural: los perfiles con grafeno son más elásticos que los materiales estándar.
  • Mayor protección: el grafeno otorga mayor protección contra bacterias y la hidrólisis.
  • Es más liviano: en productos de similares características, los que contienen grafeno son más ligeros, pero sin afectar su duración.
  • Productividad: el grafeno permite una rápida polimerización, lo que reduce el tiempo de curado y permite un menor consumo energético por metro que se produce.
  • Resistencia a la tracción: por el contenido de grafeno, el punto crítico de quiebre aumenta en más de un 30%, en comparación con un perfil de PRFV estándar.

Diferentes usos en los que se lo utiliza

El grafeno, a través de diferentes productos aditivados con él, tiene muchos usos en la construcción. Por ejemplo, los perfiles de resina con refuerzo de fibra de vidrio que reciben el aditivo de grafeno, lo que resulta en perfiles mucho más resistentes, de mayor rigidez y con protección contra la hidrólisis y las bacterias.

Estas resinas con fibra de vidrio que incorporan el grafeno en forma de aditivo tienen muchas ventajas, comparándolas con otros procesos:

    • El producto final tiene mayor rigidez y es más consistente.
    • Es muy versátil en cuanto a las formas.
    • Se pueden fabricar en grandes medidas, y permite los cortes a medida.

 

  • Excelente acabado superficial.

 

  • También se utiliza para la construcción de hormigones especiales, que permiten altas prestaciones y cualidades más sostenibles y durables, imposibles de lograr con otro tipo de hormigones estándar.

El grafeno es un nanomaterial con un impresionante futuro en la construcción y en muchos otros campos, ya que sus propiedades mecánicas, ópticas y eléctricas son realmente increíbles.