Grafeno: el material que podría cambiar el mundo

Los científicos de todo el mundo se afanan en encontrar formas de producir y emplear un material que es flexible, elástico, cientos de veces más resistente que el acero y con un solo átomo de grosor. Si lo consiguen, el grafeno podría transformar nuestro mundo de una manera tan drástica como la introducción del plástico o incluso del hierro.

Grafeno: una palabra que no debemos olvidar

Un material nuevo que existe desde hace menos de una década podría ser tan prometedor como lo fue el plástico cuando se inventó, o incluso podría tener el poder de transformación del hierro cuando sustituyó al bronce como el metal utilizado para construir nuevas civilizaciones.

El grafeno se descubrió recientemente, en el año 2004, y los científicos que lo aislaron recibieron el Premio Nobel de Física en 2010. Este nanomaterial es la obsesión de científicos, emprendedores y empresas de alta tecnología de todo el mundo por sus extraordinarias propiedades.

Pero, ¿qué es el grafeno?

Básicamente, es una capa de carbono con un grosor de un solo átomo. Se ha estimado que una pila de 3 millones de láminas de grafeno mediría alrededor de 1 milímetro de grosor. Es elástico y flexible, aunque extremadamente duro, y es cientos de veces más resistente que el acero. Es un buen conductor de la electricidad y su punto de fusión está por encima de los 3000 grados Celsius.

Las industrias de fabricación trabajan actualmente con materiales muy sofisticados como aleaciones de titanio, materiales monocristalinos y fibras de carbono. Estos materiales están en constante investigación para lograr una mayor resistencia al calor, flexibilidad y otras características. Si el grafeno cumple las expectativas, podría suponer avances significativos en la búsqueda de estas propiedades. Podría abrir el camino para lograr construcciones mucho más ligeras, finas y resistentes, y se podría utilizar para cualquier cosa, desde aeronaves superligeras hasta plantas de desalinización u ordenadores hiperrápidos.

El grafeno en el mercado

Hasta ahora, este material es extremadamente caro de fabricar en cantidades que no sean para investigación, y todavía no ha llegado al mercado ningún producto comercial. No obstante, las empresas y naciones de todo el mundo están invirtiendo cientos de millones de dólares en investigación. La Comisión Europea ha establecido un proyecto especial para el grafeno y ha invertido más de mil millones de dólares estadounidenses para ayudar a financiar una década de investigación y desarrollo por parte de grandes empresas e importantes instituciones de investigación en 17 países europeos (http://www.graphene-flagship.eu).

Un largo proceso

Integrar materiales nuevos en la producción en serie puede llevar décadas. Por ejemplo, la invención de la fibra de carbono tuvo lugar hace medio siglo. Rolls-Royce impulsó el uso de fibra de carbono en los años 60 para las palas de los compresores en motores para la aviación, pero éstas resultaron ser vulnerables a sufrir daños por impactos de aves y los planes de la empresa se interrumpieron.

Se estima que los primeros productos comerciales y viables de grafeno se presentarán en 2015. Podrían ser dispositivos electrónicos de IBM, Nokia o Samsung, que son algunas de las empresas que compiten por ser las primeras que lo comercialicen. Si lo consiguen, serían ejemplo de una implementación excepcionalmente rápida de un descubrimiento importante al mercado.

Materiales tenaces:

Las aleaciones de titanio son una mezcla de titanio y otros elementos químicos. Son fuertes, ligeras y resistentes a la corrosión y a las altas temperaturas. Su fabricación es cara, lo cual limita su utilización. Se pueden encontrar en dispositivos de aeronaves, automóviles deportivos y aplicaciones militares, así como en implantes dentales y ortopédicos.

Los materiales monocristalinos tienen una estructura de cristal continua e ininterrumpida sin bordes de grano. La ausencia de defectos les confieren propiedades únicas. Se utilizan para fabricar semiconductores y en las miras láser de materiales de alta resistencia con baja fluencia térmica como las paletas de turbinas.

Las superaleaciones termorresistentes o HRSA se basan habitualmente en níquel, cobalto o níquel-hierro. Son duras y resistentes a la fluencia, tienen buena estabilidad superficial y son resistentes a la corrosión y a la oxidación. También son materiales difíciles de mecanizar y se utilizan en numerosas piezas de motores de aeronaves, incluidos el compresor, el sistema de combustión y la turbina.

El grafeno es el material más fino, duro y termorresistente de todos los aquí mencionados, pero está todavía en fase de investigación. Es una forma de carbono hecha de láminas planas con un grosor de un átomo. Los átomos están dispuestos en un patrón hexagonal en forma de panal. Las industrias de todas las ramas esperan que este material mejore radicalmente el rendimiento de sus productos.