El Grafé

El Grafè

2012-2013

Índex pàg.

Introducció . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

Descobriment. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Fase de desenvolupament . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Propietats destacades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Aplicacions en electrònica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

Tècniques de producció del grafè . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5

Tipus de Grafè . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Grafè artificial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

Conclusió. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Biografia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Introducció

El grafè

El grafit és un material de carboni que es pot trobar a la mina dels llapis que utilitzem diàriament.

El grafè és una de les formes cristal•lines que poden adoptar els àtoms de carboni. La particularitat del grafè és el fet de consistir en una capa monoatòmica, és a dir en una xarxa cristal•lina bidimensional d’àtoms de carboni. Els àtoms de carboni del grafè formen una xarxa hexagonal, amb una distància uniforme de cada àtom de carboni respecte dels seus veïns (0,142 nm). Així permeten obtenir capes de grafè extraordinàriament primes.

Descobriment

El sobtat augment de l'interès científic pel grafè pot donar la impressió que es tracta d'un material nou. En realitat es coneix i s'ha descrit des de fa més de mig segle. L'enllaç químic i la seva estructura es van descriure durant el decenni de 1930. P. R. (Philip Russell) Wallace va calcular per primera vegada en 1949 l'estructura electrònica de bandes. Al grafè se li va prestar poca atenció durant dècades a pensar-se que era un material inestable termodinàmicament ja que es pensava que els fluctuacions tèrmiques destruirien l'ordre del vidre donant lloc a que el vidre 2D es fongués. Sota aquest prisma s'entén la revolució que va significar que Andre Geim i Konstantin Novoselov aconseguissin aïllar el grafè a temperatura ambient. La paraula grafè es va adoptar oficialment el 1994, després d'haver estat designada de manera indistinta en el camp de la ciència de superfícies-«monocapa de grafit».

La notícia del grafè va sorgir amb dos articles de la revista Science per un grup d'investigació l'objectiu no era la recerca del grafè, sinó la d'aconseguir làmines el més primes possibles de materials en general.

El problema de crear làmines molt fines en l'escala nanomètrica, era la pèrdua de propietats dels materials. Però al provar amb el grafit, van veure que era molt fàcil aconseguir capes molt fines de fins a un àtom de gruix, com comprovarien temps després. Però a més, destacava aquest, per poder manipular fàcilment les seves propietats elèctriques. Això va conduir als investigadors a guanyar el premi nobel l'any 2010.

Fase de desenvolupament

El grafè encara es troba en fase de desenvolupament. El grafè és una làmina extremadament prima composta de carboni (només té un àtom de gruix). El grafit del que s'obté és el mateix que s'extreu de les mines de carbó i s'usa per fabricar llapis, frens de cotxes o acers, pel que es tracta d'una matèria primera molt abundant en la naturalesa. Per aconseguir grafè es pot partir del grafit natural (les mines espanyoles són riques en aquest mineral) o del grafit sintètic.

Propietats destacades

Entre les propietats destacades d'aquest material s'inclouen:

• És molt flexible

• És transparent

• Auto refredament

• Alta conductivitat tèrmica i conductivitat elèctrica.

•

• Elevades l'elasticitat i la duresa.

• Sobretot,molt alta la duresa: 200 vegades més gran que la de l'acer, gairebé igual a la del diamante.

• Reacció química amb altres substàncies per produir compostos de diferents propietats. Això el dota de gran potencial de desenvolupament.

• Suporta la radiació ionitzant.

• És molt lleuger, com la fibra de carboni, però més flexible.

• Menor efecte Joule: s'escalfa menys quan condueix electrons.

• Consumeix menys electricitat per una mateixa tasca que el silici.

• És capaç de generar electricitat per exposició a la llum solar.

• Quan una làmina de grafè rep algun dany que trenca la seva estructura produint un forat aconsegueix atreure àtoms de carboni situats a les proximitats per així reparar els buits

...