jueves, 9 de junio de 2016

LECTURA INTERESANTE. FUTURO QUE VIENE


LECTURAS INTERESANTES Nº 702
LIMA PERU            10 JUNIO 2016

EL GRAFENO
EL SUPERMATERIAL DEL SIGLO XXI
Publicado en “DESDE ADENTRO” Revista de la Sociedad Nacional de Minería Petróleo y Energía. Febrero 2016 pp.30, 31
Artículo elaborado por la Dirección Nacional de Prospectiva y Estudios Estratégicos – Ceplan
 
La multimillonaria inversión en la investigación sobre el grafeno, especialmente en China, Corea, Reino Unido y EE. UU., demuestra el gran interés en su comercialización y futuro ingreso al mercado internacional de metales.
El grafeno fue descubierto en la Universidad de Manchester por dos científicos rusos: Andre Geim y Konstantin Novoselov. Mientras investigaban cómo fabricar un material muy delgado usando grafito, encontraron que empleando cinta adhesiva era posible extraer pequeñas láminas de carbono y aislarlas hasta que alcanzaran solo un átomo de espesor. Producto de sus investigaciones, descubrieron que este nuevo material tenía características realmente sorprendentes, de tal magnitud que pocos años después, en el año 2010, los dos científicos recibieron el Premio Nobel de Física por su descubrimiento (Larousserie, 2012).
Cuando Geim y Novoselov presentaron este nuevo material al mundo en el año 2004, revelaron muchos de sus sorprendentes atributos. Demostraron que podría conducir mil veces más electricidad que el cobre y que tiene un "efecto de campo", lo que significa que se puede utilizar para regular la conductividad, característica básica de los semiconductores que ha hecho al silicio muy popular en la fabricación de chips de computadoras.
Finalmente, descubrieron que era muy fuerte, incluso más fuerte que el acero (Colapinto, 2014; Novoselov et ál., 2004). El grafeno es una lámina bidimensional hecha de átomos de carbono (C) que forman una estructura hexagonal interconectada, con un átomo en cada vértice, manteniendo de esta forma el material unido.
Además, el grafeno tiene la capacidad de reempla­zar diversos materiales, debido a sus sorprendentes características es más fuerte que el acero, más flexible que el caucho, mejor conductor que el cobre y mejor semiconductor que el silicio (por nombrar algunos). Entre las más relevantes, este material tiene la posi­bilidad de reemplazar al cobre y a otros minerales extraídos, siendo potencialmente disruptivo para una de las industrias más grandes en el Perú: la minería.
Es muy temprano para afirmar que el grafeno podría sustituir al cobre en un futuro; sin embargo, por sus propiedades, este material puede representar un buen competidor.
Uno de los usos más comunes del cobre es como material base en la producción de conductores de electricidad. Por otro lado, el grafeno tiene cien veces la conductividad del cobre, es más elástico, flexible y duro; por lo que los cables hechos en grafeno (de ser factible su fabricación) tendrían mayor eficiencia en la conducción de la electricidad que los hechos de cobre ("Graphene Interconnects", 2009).
Además de conducir electricidad, el 45% del cobre comercial es usado para la fabricación de maquinaria industrial, partes para automóviles y componentes electrónicos, que aprovechan tanto su conductividad como su resistencia. El grafeno tiene la capacidad de reemplazar también estos usos debido a que es más fuerte que el cobre ("La amenaza del grafeno", 2013).
Asimismo, podría reemplazar al cobre al nivel de las nanopartículas, por ejemplo, en la tecnología de identificación por radiofrecuencia (RFID) que utiliza minúsculas partículas de cobre en pequeños chips inalámbricos capaces de transmitir o recibir informa­ción específica del objeto o persona que lo porta. Esta tecnología se utiliza comúnmente en las tarje­tas de crédito, pasaportes, chips de seguridad, etc. Considerando su diversidad de usos, la RFID es una gran industria en donde el grafeno podría desplazar al cobre fácilmente, si los costos de producción resultan competitivos.
El nuevo material también podría reemplazar otros tipos de nano materiales, especialmente minerales como el zinc, el oro y la plata, utilizados en gran cantidad de productos, incluyendo medicamentos, sensores y detectores, sistemas de purificación, pan­tallas táctiles y otros productos de alta tecnología. El grafeno podría usarse como un nanomaterial natural, más barato y de más fácil acceso.
Actualmente, ya reemplaza al óxido de indio dopa­do con estaño, conocido como ITO, una nanopartícula hecha del zinc y usada como un conductor en las pantallas, especialmente en pantallas táctiles. También es un conductor transparente, pero incluso con cualidades más útiles que el ITO, en particular por su capacidad de retención de luz (Gutarra, 2013.; Manchester, 2015).
Por su dureza y ligereza también tiene aplicaciones en materiales de construcción, sobre todo en aero­naves. Estas cualidades, además de su flexibilidad, podrían tener grandes impactos en la producción de materiales y ropa de defensa. Se podría usar como una membrana para purificar o desalinizar líquidos, lo que sería trascendental en las naciones en desarrollo y una alternativa de solución a la escasez de agua dulce. Su capacidad como detector podría cambiar la tecnología de sensores; su retención del calor implica­ría que podría cambiar la tecnología de iluminación.
Como el historiador Cyris Mody menciona en un artículo del The New Yorker: "No se trata de tecno­logía de punta, sino de aquel momento en que los vínculos entre un conjunto de tecnologías llegan a un punto en el que es factible que cambien muchas prácticas" (Colapinto, 2014). Aunque técnicamente el grafeno podría reemplazar a muchos materiales, es difícil predecir si es factible que pueda reemplazar los procesos y prácticas de los cuales estos forman parte.
Aún existe mucho trabajo por hacer antes de que se pueda producir grafeno de forma masiva, a bajo costo, y que sea ampliamente utilizado en el merca do. Actualmente, uno de los principales obstáculos es que los científicos no han sido capaces de producirlo en grandes cantidades manteniendo todas sus características (Burn-Callander, 2014). Otro factor que reduce las posibilidades del uso y producción masiva de este material es la incapacidad actual para separar sus átomos lo suficiente como para generar una "bre­cha energética", es decir, la dificultad de conmutar la conductividad, requisito para los semiconductores (Colapinto, 2014).
El silicio es un material popular por su uso como semiconductor, ya que puede actuar como un inte­rruptor para la electricidad. Así, mientras que en teo­ría el nuevo material podría ser revolucionario para la industria de semiconductores, hasta que el problema de la brecha sea resuelto, este uso teórico no tendrá impacto práctico. Finalmente, un punto importante por superar son los
cuestionamientos acerca de la seguridad en el uso del grafeno. En un estudio de Brown University, se reportó que si el grafeno ingresa al cuerpo humano, podría perforar las membranas celulares, pudiendo entonces ingresar al interior de una célula e interrumpir sus funciones.
El potencial de este llamado "supermaterial" aún está por verse, deben tomarse en consideración las propiedades y las ventajas de su uso, así como los mencionados obstáculos, solo mediante mayor inves­tigación se podrá tener mayor certeza sobre sus bene­ficios y desventajas, y el posible posicionamiento que pueda tener en el mercado.

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