Ir al contenido principal

El grafeno, el material del s. XXI

Estos días estamos realizando un primer acercamiento a los materiales de uso técnico, por lo que no quería dejar escapar la ocasión para realizar una breve descripción del grafeno, uno de los descubrimientos más trascendentes de los últimos tiempos. Sus increíbles propiedades (es el material más fino, es extremadamente flexible, impermeable, hasta 200 veces más resistente que el acero, muy buen conductor de la electricidad, más ligero que el aire...) hacen que el grafeno esté llamado a convertirse en el material prodigioso del siglo XXI (como lo fueron los plásticos en el siglo XX), sustituyendo en particular al silicio. Así, por ejemplo Samsung ha desarrollado un transistor, de nombre Barristor, capaz de trabajar a 300 Ghz y científicos del MIT anunciaron un chip que podría trabajar en un rango de 500- 1.000 Ghz.


En el siguiente vídeo se comenta algunos de los últimos avances con dicho material y cómo va a cambiar nuestras vidas.


El grafeno consiste en una sola capa de átomos de carbono colocados en una retícula hexagonal similar a la de un panal de miel. De ahí que su grosor sea de unos 0.1 nm (un millón de veces más fino que una hoja de papel). Descrito teóricamente por primera vez en 1930, se pensaba que era un material imposible de conseguir. Sin embargo, en el año 2004 Andrei Geim y Konstantin Novoselov lograron aislar las primeras muestras de este material mediante una técnica bastante sencilla:  quitando una por una, las capas de grafito adheridas a una cinta adhesiva al pegar ésta al grafito. Por sus experimentos en grafeno, estos investigadores fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en el 2010.

En el siguiente vídeo podéis ver cómo lo pudieron obtener:


Os dejo algunos vídeos describiendo este sorprendente material, junto con algunas de sus propiedades:









Alguna de sus increíbles propiedades:
    The 2D Material That Could Change Everything
  • Ultrafino: su grosor es de unos 0.1 nm (un millón de veces más fino que una hoja de papel) lo que permite un avance cualitativo en la miniaturización de dispositivos.
  • Muy ligero: una lámina de 1 metro cuadrado pesa tan sólo 0,77 miligramos.
  • Alta resistencia: aproximadamente 200 veces más resistente que el acero estructural. Una analogía curiosa: si se pusiera una lámina de grafeno sobre una taza de café e intentáramos pincharlo con un lápiz poniendo un automóvil en equilibrio encima del lápiz , la lámina de grafeno ni se inmutaría.
  • Alta conductividad eléctrica: mejor conductor que el cobre, sus electrones se mueven cien veces más rápido que en el silicio. En él, los electrones se comportan como una partícula sin masa (como los fotones y los fermiones). Así, se ha podido medir la velocidad a la que se mueven los electrones en el grafeno arrojando unos resultados sorprendentes: se mueven a alrededor de 1000 km/s, tan sólo 300 veces inferior a la velocidad de la luz en el vacío, con una velocidad mucho mayor que la de los electrones en los metales.
  • Alta conductividad térmica.
  • Transparente: debido a lo fino que es el grafeno, es casi transparente. Esta propiedad podrá usarse para fabricar electrodos transparentes usados para crear luz como LEDs o células solares.
  • Alta elasticidad (deformable pero que puede volver a su forma inicial)
  • Alta dureza (resistencia a ser rayado): casi igual que el diamante
  • Muy flexible: Es más flexible que la fibra de carbono pero igual de ligero. 
  • Bajo efecto Joule:  se calienta poco al conducir electrones. 
  • Para una misma tarea el grafeno consume menos electricidad que el silicio.
  • Genera electricidad por exposición a la luz solar de ahí su utilidad en celdas fotovoltaica.
  • Muy denso e impermeable: tan denso que ni siquiera el átomo de helio, cuyos átomos son los más pequeños que existen (sin combinar en estado gaseoso) puede atravesarlo.;no deja pasar al helio en forma gaseosa.
  • Multiplicador de freecuencias: si al grafeno se le aplica una señal eléctrica de cierta frecuencia, genera otra onda del doble o el triple de frecuencia; permitiendo trabajar a frecuencias de reloj mucho más altas de las actuales.
  • Capaz de autorrepararse empleando átomos cercanos.
  • Sus propiedades varían en función de los materiales puestos en contacto con él.
  • Es capaz de convertir un fotón absorbido en múltiples electrones que pueden conducir corriente eléctrica.

Graphene Visualizing a Miracle Material


Graphene, the strongest known Material to man

Making the most of wonder material

Graphene the rise of the supermaterial

Comentarios

Lo + visto esta semana

Dibujo online de piezas en isométrico a partir de sus vistas I

En una entrada anterior os hablaba de la ficha que inicialmente íbamos a trabajar este curso para trazar la representación isométrica de piezas dadas sus vistas principales. En dicha ficha se incluían  varias figuras con superficies inclinadas y aristas ocultas, con las cuales más de alguno podríais tener dificultades.  Para poder practicar, partiendo de figuras más sencillas os he creado, empleado otra vez el generador del magnífico portal  Educacionplastica.net , 25 nuevos ejercicios  en los cuales no hay ninguna arista oculta. Sin embargo, en estos ejercicios, os he ido alterando la dirección del alzado. De esa forma, antes de comenzar a dibujar la figura, debéis fijaros bien en la manera en la que están colocadas las vistas. Recordar que el alzado se sitúa encima de la planta (vista inferior).  

Materiales cerámicos: propiedades, clasificación y obtención

Definición Sin duda alguna, la industria cerámica es la industria más antigua de la humanidad.Se entiende por material cerámico el producto de diversas materias primas, especialmente arcillas , que se fabrican en forma de polvo o pasta (para poder darles forma de una manera sencilla) y que al someterlo a cocción sufre procesos físico-químicos por los que adquiere consistencia pétrea. Dicho de otro modo mas sencillo, son materiales solidos inorgánicos no metálicos producidos mediante tratamiento térmico. Todos ellos se obtienen al hornear materiales naturales, como la arcilla o el caolín , junto con una serie de aditivos, como colorantes, desengrasantes, etc., todo ello mezclado y cocido en un horno sucesivas veces.

Dibujo online de piezas en isométrico a partir de sus vistas II (3ºESO)

Una vez estudiada la obtención de las vistas a partir de la representación isométrica de un objeto, trabajaremos la operación inversa; es decir la obtención de la representación isométrica a partir de las vistas. Para poderlo  trabajar, igual que en otras ocasiones os he preparado una nueva ficha . Supongo que, en estos momentos, sois varios los que no tenéis fácil acceso a una impresora; por lo que os he creado los ejercicios de forma que los podáis dibujar directamente en el ordenador, empleando el   generador de ejercicios   del portal   Educacinplastica.net . Pinchando sobre cada enlace o  figura accederéis a la pieza en cuestión. Dibujada ésta sobre la plantilla isométrica, haciendo clic sobre el icono correspondiente, podréis obtener una imagen del problema resuelto, de forma que os resulte más fácil compartirla a través de Google Classroom. Figura 01 Figura 02 Figura 03 Figura 04 Figura 05 Figura 06 ...

Trazado online de vistas principales de un objeto. 2ºESO Curso 2021/22

En la entrada anterior , os compartí la ficha con la que trabajar el trazado de las tres vistas principales de un objeto, así como la galería en 3D con algunos de los modelos a dibujar. Aunque la idea inicial es que se trabaje sobre el papel, he creado los mismos ejercicios de forma que se puedan realizar online. Una vez más, quisiera agradecer a las personas detrás del generador de ejercicios de Educacionplastica.net .