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FÍSICA Y QUÍMICA
EL Grafeno
Grafeno
VÍCTOR RODRÍGUEZ GARCÍA 2ºA Nº25
ÍNDICE
EL GRAFENO
1.- INTRODUCCIÓN 2.- ¿ QUÉ ES EL GRAFENO?, ¿ DE QUÉ MATERIAS PRIMAS PROCEDE? , ¿EN QUÉ LUGAR LO PODEMOS ENCONTRAR? 3.- IMPLICACIONES ECONÓMICAS, SOCIALES O AMBIENTALES DERIVADOS DE SU USO Y EXPLOTACIÓN 4.- ¿ CÓMO SE FABRICA? 5.- PROPIEDADES 6.- UTILIDADES 7.- CAMBIOS QUE PUEDE SUPONER EN NUESTRA SOCIEDAD DEL FUTURO EL USO DEL GRAFENO 8.- VOCABULARIO DESCONOCIDO 9.- WEBGRAFÍA
EL GRAFENO
1.- INTRODUCCIÓN
Las investigaciones llevadas a cabo en los últimos años, han dado lugar al desarrollo de nuevos materiales inteligentes y eficientes. Es el caso del grafeno, conocido como "el material del futuro", por sus múltiples aplicaciones en diferentes sectores. Se trata de un material con un gran potencial, útil en muchos y muy diversos procesos, que van desde la fabricación de teléfonos inteligentes hasta la construcción de placas solares.
EL GRAFENO
Andre Geim
Konstantin Novoselov
DESCUBRIMIENTO
Al finalizar su jornada laboral, Andre Geim y Konstantin Novoselov se ponían a trabajar en el laboratorio con ideas nuevas y entre un sinfín de experimentos descubrieron el grafeno. En 2004, lo extrajeron de la forma más ortodoxa y pragmática, a través de un trozo de grafito y una cinta adhesiva obtuvieron una escama del tamaño de un átomo cuyos fragmentos se analizaron a través de un microscopio cuya disposición de átomos daba lugar al grafeno. Ésta disposición es única, ya que el grafeno está compuesto por una capa de átomos de carbono dispuestos en forma de retículo hexagonal, parecido a un panal de abejas y desde el punto de vista químico, estaría conformado por átomos de carbono y enlaces covalente que se formarían a partir de la superposición de los híbridos Sp(2) de los carbonos enlazados. La crítica especializada, opina que este experimento se encuentra a la par que la invención de la rueda. Consideran que es el descubrimiento más importante de los últimos 100 años. Obtuvieron por ello el Premio Nobel de Física en 2010.
EL GRAFENO
2.- ¿ QUÉS ES EL GRAFENO? Compuesto ultraligero, flexible, más fuerte que el acero ( hasta 200 veces más resistente), mejor conductor eléctrico que el cobre, tiene alta conductividad térmica, biocompatible, con alta superficie específica y además, capacidad de auto-reparación, transparente e impermeable a los gases. Por eso lo llaman " el material milagroso". ¿DE QUÉ MATERIAS PRIMAS PROCEDE? Procede del grafito natural o del carbón. Se compone de carbono puro, uno de los elementos más abundantes e importantes de la naturaleza. ¿EN QUÉ LUGAR LO PODEMOS ENCONTRAR? El grafito proviene de las minas españolas ya que son ricas en este material. Los principales países exportadores de grafito son: China, Mozambique, Madagascar, Corea del Sur, Rusia, Canadá, Noruega e India.
Grafito
Grafito
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3.- IMPLICACIONES ECONÓMICAS, SOCIALES O AMBIENTALES DERIVADOS DE SU USO Y EXPLOTACIÓN
El grafeno se utiliza en la vida cotidiana en los automóviles, teléfonos, informática, alimentación y sobre todo en el desarrollo de la ciencia. No contamina, es biocompatible, no es tóxico para las células biológicas. Es un producto que no está a la venta todavía por lo que la mayoría de la población desconoce su identidad. Tiene elevados costes de producción y posibles problemas medioambientales derivados de las materias primas de la naturaleza de la cual se obtiene.
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4.- ¿CÓMO SE FABRICA?
EXFOLIACIÓN DEL GRAFITO Éste método consiste básicamente en arrancar de forma mecánica láminas de un trozo de grafito. Éste proceso de obtención de grafeno es realmente simple y se consigue un grafeno bastante puro. El problema es que las cantidades resultantes suelen ser ínfimas y, además, no siempre se consiguen monocapas de grafeno.
DEPOSICIÓN DE ÁTOMOS DE CARBONO La idea es calentar el carbono lo suficiente como para tenerlo suspendido en "el aire" y después dejar que se enfríe para que, al depositarse sobre un sustrato, se formen láminas de grafeno bastante homogéneas. Utilizando este proceso de fabricación de grafeno se pueden conseguir mayores cantidades de material. Sin embargo, los costes de producción son relativamente altos.
EL GRAFENO
OXIDACIÓN - REDUCCIÓN DE ÓXIDO DE GRAFENO Utilizando reacciones redox se puede conseguir que el óxido de grafeno sea purificado hasta convertirse en grafeno. Para ello, se oxida el grafeno con sustancias químicas, por ejemplo, que contengan hidrógeno (que, junto al oxígeno, formará agua) y posteriormente se reduce con elementos compuestos de carbono para " rellenar los huecos " formados en el proceso anterior.
OBTENCIÓN DEL GRAFENO DE FORMA ARTIFICIAL Además de los procesos anteriores, se puede operar sobre el grafeno cual cirujano, manipulando moléculas de óxido de grafeno hasta conseguir el resultado deseado. Evidentemente se trata de un proceso mucho más costoso, pero permite manipular el grafeno hasta dotarlo de las características mecánicas y eléctricas que se deseen. Se trata, sin duda, de uno de los métodos que más está destacando para obtener grafeno.
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5.- PROPIEDADES
Sus propiedades son la dureza, elasticidad, flexibilidad, conduce bien el calor, conduce bien la electricidad, transparente y ligero. Reacciona químicamente con otras sustancias, soporta bien la radiación ionizante, elevada densidad y efecto anti-bacteriano.
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6.- UTILIDADES
El grafeno se utiliza en electrónica, informática, telefonía móvil, en el sector energético, en la industria de blindaje, en la industria automovilística, en la industria del motor y de los combustibles, en la industra alimentaria e incluso en el área sanitaria.
Título 1
El uso del grafeno en la fabricación de baterías recargables podría suponer un gran salto hacia la eficiencia energética. Gracias a las propiedades del grafeno, estos materiales evitarían que los dispositivos se sobrecalentaran, por lo que serían más duraderos, además de ligeros. Aplicado a diferentes materiales de nuestros hogares, podría contribuir a una mejor regulación térmica de la vivienda y un ahorro en la climatización de los espacios. Por ejemplo, utilizando pinturas de grafeno. Con una mirada muy ambiciosa, se cree que esta innovación podría suponer un antes y un después en el sector de las energías renovables, ya que el uso del grafeno podría generar mucha más energía de la que se produce hoy en día.
EL GRAFENO
El uso del grafeno aplicado a la construcción promete mejorar el aislamiento térmico de los edificios. Y no sólo eso, sino que podrían ser más resistentes a la corrosión, a la humedad y al fuego y, por tanto, más duraderos y eficientes.
Las aplicaciones del grafeno en el sector de la salud y la medicina también son fascinantes. Se podrían desarrollar prótesis más fuertes, flexibles y ligeras. Incluso, podríamos estar hablando de fabricación de huesos y músculos que se introducirían mediante operaciones quirúrgicas. Se cree, porque aún está en fase de investigación, que el óxido de grafeno podría ser un buen aliado en el diagnóstico de enfermedades y su posterior tratamiento.
EL GRAFENO
Las características del grafeno hacen que la aplicación de este material consiga que se fabriquen dispositivos más pequeños, ligeros, duraderos y eficientes. Las propiedades del grafeno aplicadas a los circuitos electrónicos, hace que los dispositivos sean inmunes a la humedad, una de las principales causas de deterioro, algo impensable con los semiconductores actuales.
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7.- CAMBIOS QUE PUEDE SUPONER EN NUESTRA SOCIEDAD DEL FUTURO EL USO DEL GRAFENO
La utilización del grafeno en nuestra sociedad del futuro puede suponer cambios en la misma. Este material no deja de sorprender a los propios científicos por sus increíbles propiedades e infinidad de usos. El físico Frank Koppens, del Institut de Ciéncies Fotóniques, ha dedicado su carrera al grafeno y afirma que el grafeno cambiará nuestras vidas. En una entrevista para el periódico La Vanguardia afirmó: " Se podrían recubrir las ventanas de los edificios con una capa de grafeno. Como es transparente, no taparía la luz. Y como convierte la luz en electricidad, podría suministrar energía al edificio".
Frank Koppens
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8.- VOCABULARIO DESCONOCIDO
1.- RETÍCULO: Red o estructura en forma de malla compuesta por elementos interconectados.2.- ENLACES COVALENTES: Tipo de enlace químico que ocurre cuando dos átomos se enlazan para formaruna molécula, compartiendo electrones pertenecientes a su capa de valencia o último nivel de energía. 3.- BIOCOMPATIBLE: Significa que algo es compatible con el cuerpo humano y no interfiere en su salud. 4.- FORMA ORTODOXA Y PRAGMÁTICA: Aceptado como cierto o correcto por la mayoría de la gente. El pragmatismo incorpora decisiones operativas basadas en "lo que funcionará mejor"para encontrar respuestas a las preguntas bajo investigación. 5.- REACCIONES REDOX: Reacciones químicas que implican transferencia de electrones entre sustancias. 6.- RADIACIÓN IONIZANTE: Tipo de energía que liberan los átomos en forma de ondas electromagnéticas o partículas.
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9.- WEBGRAFÍA
www. grafeno .com http://www.infografeno.com graphensno.com http://ovacen.com/el-grafeno-y-sus-aplicaciones-construccion http//www.europarl.europa.eu/news-room/20150603STO62104/grafeno-el-material-maravilloso-del-siglo-xxi repsol.com/es/energia-futuro/tecnologia-innovacion/grafeno/index.cshhtml futuroelectrico.com/el-grafeno/ http://www.industriapedia.com supercurioso.com http://www.ideasytecnologias.com http://todosloshechos.com youtube ( enlaces de vídeos recogidos en páginas anteriores).
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