GRAFENO

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                                El GRAFENO

                                Guallichico Michael1.

                                1Escuela Politécnica Nacional, Facultad de Ingeniería Mecánica,

                                                                                                  Quito, Ecuador

                                e-mail:michael.guallichico@epn.edu.ec

Resumen: Estos últimos tiempos se ha generado muchos avances en diferentes ámbitos, gracias a la aplicación de nuevos materiales. Uno de estos nuevos materiales es el grafeno, un material que ya se conocía aproximadamente desde 1930, pero que desde este siglo se comenzó a estudiar profundamente sus propiedades. En el año 2010, Geim y Novoseloy recibieron el Premio Nobel de Física por el descubrimiento de las propiedades extraordinarias que mostraba el grafeno, gracias a estos estudios se ha generado un gran interés para su aplicación en diferentes industrias. El grafeno formado por átomos de carbono con una configuración plana, es el material más delgado jamás obtenido, el material presenta una forma alotrópica del carbono, organizado en una red hexagonal, consiguiendo una gran dureza, resistencia, flexibilidad y ligereza, pudiendo ser moldeable. Es un buen conductor de la electricidad y el calor, por lo que el grafeno puede ser utilizado en aplicaciones electrónicas, como también en la fabricación de pantallas flexibles. Además, el grafeno es electroquímicamente inerte lo que lo hace un bactericida y resistente a la oxidación. En la medicina su aplicación también es amplia como en la fabricación de prótesis o instrumentos quirúrgicos. El grafeno podría ser usado en muchas más aplicaciones ya que el grafeno es un material con un gran potencial, gracias a la posibilidad de combinarse químicamente con otras sustancias, permitiendo obtener compuestos con una amplia variedad de propiedades.

Palabras clave: Grafeno, calor, electricidad, aplicaciones, flexible, oxidación

Abstract: In this project a tower based on Pasta Maccheroncini n, 10 of square base (12x12cm), with a height of 45cm being reinforced with a Warren structure was built. The weight of the tower was 246g, enough to load more than 100 times its weight supporting even more than a hexagonal base tower. Fulfilling thus the required specifications and the proposed objectives.

Keywords: structure, noodles, armor Warren, square base

^[1] 1. INTRODUCCIÓN

El carbono es uno de los elementos que puede tener diferentes formas, con distintas propiedades químicas y físicas, a causa de las diversas formas en las que se pueden ordenar los átomos, esta propiedad se la conoce como alotropía.

El grafeno tiene una estructura molecular bidimensional con forma hexagonal, está formado por átomos y enlaces covalentes. En la figura 1.1 se observa una estructura cristalina hexagonal perteneciente al grafeno.

[pic 1]

Figura 1.1.  formas alotrópicas a) diamante, b) carbono amorfo, d) fullereno, e) nanotubo de carbono, f) grafeno. (Fuente:https://www.tecnologiaeinnovacion.defensa.gob.es/Lists/Publicaciones/Attachments/182/monografia_sopt_12.pdf).

Los científicos de la Universidad de Manchester (Reino Unido), Andre Geim (Rusia, 1958) y Konstantin Novoselov (Rusia, 1974) en el 2004, fueron capaces de obtener e identificar por vez primera láminas individuales de grafeno, por la investigación que realizaron sobre las propiedades que el grafeno podía brindar, en el año 2010 se hicieron acreedores del Premio Nobel de Física.

La lámina de grafeno se obtuvo manualmente, separando con cinta adhesiva varias capas de grafito pyrolítico altamente orientado (HOPG) hasta que se forme una sola capa, el resultado final es la formación de una lámina de grafeno, este proceso de obtención del grafeno se lo conoce como exfoliación mecánica, en la actualidad existen diferentes formas de obtener el grafeno y cada proceso influye en las propiedades finales que podría tener el grafeno.

[pic 2]

Figura 1.2. Lamina de grafeno. (Fuente: http://e-spacio.uned.es/fez/eserv/bibliuned:revista100cias-2016-numero9ne-5135/Materiales_sigloXXI.pdf).

El grafeno posee maravillosas propiedades con lo cual lo convierte en el material del futuro, prácticamente puede ser utilizado en cualquier industria.

2. MARCO TEORICO

2.1. Estados del grafeno

La estructura hexagonal originada por la unión de átomos de carbono, es la base de los elementos grafiticos, en el que se encuentran el grafito, nanotubos y fullerenos.

El grafito está formado por láminas de grafeno, estas laminas son traslapadas una encima de otra, mientras que los nanotubos no son más que una lámina de grafeno enrollada, el cual presenta buenas propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas y los fullerenos son estructuras que se pueden arquear y tomar la forma de una esfera, en la siguiente figura se presenta las estructuras de cada elemento grafitico.

[pic 3]

Figura 2.1.1. (a) Grafito, (b) Grafeno, (c) Nanotubos, (d) fullerenos

2.2. Formas de obtención del grafeno

La obtención del grafeno se lo puede realizar a partir de la descomposición de elementos grafiticos o por tratamientos químicos, físicos realizados al grafito, que da como resultado una lámina de grafeno.

Se presenta algunos métodos de obtener el grafeno:

• Exfoliación mecánica de grafito
• Exfoliación química del grafito
• Reducción de óxido de grafito
• Descompresión de nanotubos de carbono

2.2.1 Exfoliación mecánica de grafito

La exfoliación mecánica es el método con el que se obtuvo la primera lamina de grafeno, con el pasar de los años desde su primera aplicación, se ha ido perfeccionando. La exfoliación se realiza manualmente con cinta adhesiva, se coloca la cinta sobre el grafito y se la retira lentamente, este proceso se repite varias veces con la misma cinta, hasta conseguir una solo capa, la unión de varias capas de grafito es el resultado final, dando como resultado una lámina de grafeno.

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