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INTRODUCCION El motivo de este trabajo es investigar sobre el grafeno. La síntesis del grafeno está llamada a ser la contribución científica más relevante de la historia de la humanidad desde la invención de la rueda y del descubrimiento del ADN, tanto es así ue !odría abrirse !aso a una nueva revolución tecnológica. "e describirá este material y se dará una visión desde la !ers!ectiva de un estudiante de #ngeniería $ivil . Nadie es!eraba ue el humilde lá!i% iniciaría una revolución. &ero, al des!render el grafito del lá!i% en ca!as de un átomo de grosor usando cinta adhesiva regular . En el a'o ())* se identificó y aisló !or !rimera ve% el grafeno grafeno,, una +nica ca!a de átomos de carbono ue lo convirtieron en el material más fino jamás creado, y descubriendo con ello muchas de sus características, resistente, fleible, trans!arente y su!erconductor, su!erconductor, !or citar algunas. "us "us !adr !adres es,, dos dos cien científ tífic icos os ruso rusos s de la -niv -niver ersi sida dad d de anc anche hest ster er,, Andr ndre e Ge Geim im y Ko Kost stya ya Novoselov,, consiguieron con ello el Nobel en /ísica en el ()0). $on el mismo, se desencadenó el inicio Novoselov de un material ue !odría cambiar el mundo.
No es ninguna eageración decir ue el grafeno, la sustancia ue los dos científicos 1conjuntamente con otros1 descubrieron en el ())*, es un material milagroso. Ahora, un laboratorio de investigación de $orea !udo haber dado el salto de lo teórico a lo !ráctico con el desarrollo de una nueva forma de sinteti%arla, !otencialmente en una escala comercial. La sustan sustancia cia,, 2el 2el !erfec !erfecto to entram entramado ado atómic atómico2, o2, cuent cuenta a con una serie serie de !ro!ie !ro!iedad dades es altame altamente nte atractivas, lo ue significa ue tiene el !otencial !ara ser utili%ada en innumerables industrias, y !ara una am!lia gama de !ro!ósitos. 3oy, es el material de moda, sus m+lti!les !ro!iedades !rometen desarrollar una nueva generación de dis!ositivos electrónicos decenas de veces más rá!idos, !eue'os o incluso !legables. -n mercado de millones se abre !ara uien a!ueste fuerte4 mientras Asia y EE -- se !osicionan, Euro!a estudia la !osibilidad de e!lotar este recurso descubierto en sus fr onteras
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DEDICATORIA
Este trabajo esta dedicado en es!ecial a nuestros !adres ue nos a!oyan dia a dia !ara llegar a ser unos ingenieros de 5ito y !or la !aciencia ue nos han tenido durante todo este tiem!o 67A$#A".
Los autores
AGRADECIMIENTO
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Agradecemos a nuestro docente metodológico !or a!oyarnos y guiarnos siem!re hacia el camino del 5ito y del conocimiento. 8ambien agradecemos a todas auellas !ersonas ue confían en todos nosotros. 67A$#A"
Los autores
EL GRAFENO Concepto
El grafeno es una estructura laminar plana !e un "t#m# !e $r#s#r c#mpuesta p#r "t#m#s !e car%#n# !ensamente empa&ueta!#s en una re! cristalina en '#rma !e panal !e a%e(a me!iante enlaces sp)*
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Lámina de grafeno.
El n#m%re pr#+iene !e GRAFITO , ENO- el $ra.t# c#nsiste !e muc/as l"minas !e $ra'en# apila!as* En el $ra'en# la l#n$itu! !e l#s enlaces car%#n#0car%#n# es !e apr#1ima!amente 23) 4* Es el element# estructural %"sic# !e t#!#s l#s !em"s element#s $ra'5tic#s inclu6en!# el $ra.t# l#s nan#tu%#s !e car%#n# 6 l#s 'uleren#s* Esta estructura tam%i7n pue!e c#nsi!erarse c#m# una m#l7cula ar#m"tica in.nitamente $ran!e el cas# l5mite !e una 'amilia !e m#l7culas planas !e /i!r#car%#nes ar#m"tic#s p#lic5clic#s llama!a $ra'en#s*
Descripción
El $ra'en# per'ect# se c#nstitu6e e1clusi+amente !e cel!as /e1a$#nales- las cel!as penta$#nales # /epta$#nales s#n !e'ect#s* Ante la presencia !e una cel!a penta$#nal aisla!a el plan# se arru$a en '#rma c8nica- la presencia !e 2) pent"$#n#s crear5a un 'uleren#* De la misma '#rma la inserci8n !e un /ept"$#n# le !ar5a '#rma !esilla* L#s nan#tu%#s !e car%#n# !e pare! 9nica s#n cilin!r#s !e $ra'en#* El c#mpen!i# tecn#l8$ic# !e la IUPAC esta%lece: ;anteri#rmente !escripci#nes c#m# capas !e $ra.t# capas !e car%#n# u /#(as !e car%#n# se /an utili
* En este senti!# el $ra'en# /a si!# !e.ni!# c#m# un
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/i!r#car%ur# p#lic5clic# ar#m"tic# in.nitamente alternante !e anill#s !e s8l# seis "t#m#s !e car%#n#* La m#l7cula m"s $ran!e !e este tip# se c#nstitu6e !e ))) "t#m#s- 2? anill#s !e %encen#*
Se conrma que e grafeno es e materia más fuerte de mundo @ace tiemp# &ue in+esti$a!#res e in!ustriales piensan en el $ra'en# aisla!# p#r primera +e< en )??3B c#m# sustitut# !el silici# para el !esarr#ll# !e l#s semi0c#n!uct#res en l#s &ue se sustentar"n l#s 'utur#s #r!ena!#res ultra0r"pi!#s* 7sta es s8l# una !e las m9ltiples aplicaci#nes &ue e+#luci#nan 6a tant# en el "m%it# !e la nan#tecn#l#$5a c#m# 'uera !e 7l a partir !e este material !e e1tra#r!inarias pr#pie!a!es* A/#ra l#s cient5.c#s /an c#n.rma!# l# &ue tam%i7n s#spec/a%an /ace 6a tiemp#: &ue se trata !el material m"s 'uerte &ue (am"s /a6am#s c#n#ci!#* P#r C7sar Guti7rre<*
Representación de la prueba de dureza. Universidad de Columbia.
Las aplicaci#nes !el $ra'en# al$unas a9n p#tenciales 6 #tras lle+a!as 6a a la reali!a! 6 la pr"cticaB inclu6en !es!e sus us#s electr8nic#s !a!as sus e1tra#r!inarias pr#pie!a!es c#n!uct#ras 6 semic#n!uct#ras /asta la 'utura c#nstrucci8n !e ascens#res espaciales pasan!# p#r la 'a%ricaci8n !e c#ra
!UI"N# El Premi# N#%el !e F5sica !e )?2? 'ue #t#r$a!# a An!re Geim 6 #nstantin N#+#sel#+ p#r #%tener $ra'en# !e la punta !e un l"pi< 6 sus re+#luci#nari#s !escu%rimient#s s#%re el material %i!imensi#nal $ra'en#.
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"egido por C"
La C#misi8n Eur#pea /a ele$i!# a el Gra'en# c#m# un# !e l#s seis pr#6ect#s Fla$s/ip &ue #ptan a estar entre l#s !#s &ue ser"n .nancia!#s p#r la Uni8n Eur#pea en el camp# !e las tecn#l#$5as en la pr81ima !7ca!a*
$roductores La empresa espa#la A+an
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Propiedades y características más destacadas del grafeno. El $ra'en# es una sustancia c#n unas caracter5sticas mu6 interesantes al$unas as#m%r#sas* Estas pr#pie!a!es (unt# a la a%un!ancia !e car%#n# en la naturale* Al$unas !e las caracter5sticas m"s !estaca!as !el $ra'en# s#n: Alta c#n!ucti+i!a! t7rmica* Alta c#n!ucti+i!a! el7ctrica* Alta elastici!a! !e'#rma%leB* Alta !ure
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Utilidades del Grafeno: C#m# 6a /em#s c#menta!# anteri#rmente !a!as sus numer#sas pr#pie!a!es l#s "m%it#s !e aplicaci8n !el $ra'en# s#n pr"cticamente ilimita!#s 6 6a /a6 una multitu! !e empresas &ue est"n in+esti$an!# sus p#si%ili!a!es* Ku7 si$ni.ca est# ue en p#c#s a#s p#!rem#s +er en el merca!# $ran canti!a! !e !isp#siti+#s c#mpuest#s t#tal # parcialmente !e $ra'en#* 2* Electrónica: P#!r5a emplearse en la 'a%ricaci8n !e micr#c/ips # !e transist#res am%#s element#s imprescin!i%les en pr"cticamente t#!#s l#s !isp#siti+#s electr8nic#s* E1isten !i+ersas empresas &ue 6a est"n !esarr#llan!# tintas c#n!uct#ras &ue es un tip# !e tinta &ue c#n!uce la electrici!a! 6 &ue se emplea para imprimir circuit#s a partir !e $ra'en#* A!em"s p#r sus especiales caracter5sticas l#s c#mp#nentes electr8nic#s !e este material permitir"n el !esarr#ll# !e !isp#siti+#s e1i%les &ue p#!r"n enr#llarse # ple$arse se$9n las necesi!a!es* )* Informática: El us# !el $ra'en# permitir" el !esarr#ll# !e #r!ena!#res muc/# m"s r"pi!#s 6 c#n un men#r c#nsum# el7ctric# &ue l#s actuales !e silici#* A!em"s se estima &ue un !isc# !ur# !e este c#mpuest# !el mism# tama# &ue un# !e l#s emplea!#s actualmente p#!r5a almacenar /asta mil +eces m"s in'#rmaci8n* * Telefonía móvil: C#n el $ra'en# se crear5a una nue+a $eneraci8n !e !isp#siti+#s a!apta!#s a la .si#n#m5a !el ser /uman# sin '#rmas ni c#l#res preesta%leci!#s c#n pantallas e1i%les ple$a%les 6 t"ctiles* A!em"s !i+ers#s estu!i#s recientes /an c#mpr#%a!# c8m# nan#circuit#s !e $ra'en# p#!r5an me(#rar !e manera si$ni.cati+a la +el#ci!a! 6 cali!a! !e las c#municaci#nes inal"m%ricas* Realmente este tip# !e pr#!uct#s suena casi a ciencia .cci8n pues me!ir5an mil mill#nes !e +eces men#s &ue un metr#*
3* Sector energético:
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Es #tr# !e las &ue cam%iar"n !e P#r sus pr#pie!a!es ener$7ticas el la creaci8n !e %ater5as !e lar$a apenas tar!ar"n un#s se$un!#s en las ener$5as ren#+a%les pasar"n a un rele+ante 6a &ue entre #tr#s las recu%iertas !e este material ser"n e.cientes 6 permitir"n una '#rma c#nsum# ener$7tic#*
manera +isi%le* $ra'en# permitir" !uraci8n &ue car$arse* A!em"s plan# m"s placas s#lares muc/# m"s m"s ec#l8$ica !e
* Indstria del !linda"e: La e1trema !ure
Un nevo acero ino&ida!le:
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La pr#pie!a!es c#n!uct#ras e /i!r8'#%as !el material pue!en a6u!ar a pre+enir la c#rr#si8n al rec/a
Pintra
para
dar
energía
a
las
Creaci8n !e super.cies '#rma!as p#r .nas capas !e a%s#r%er lu< s#lar 6 pr#!ucir electrici!a! c#mpetir c#n l#s paneles s#lares c#n+enci#nales* El '#rma!# p#r +arias capas !e materiales c#n el &ue 'a%ricarse una pintura s#lar mu6 e.cienteB &ue capaci!a! !e cam%iar !e c#l#r*
fac'adas:
e1i%les capaces su.ciente para nue+# material est" p#!r5a lle$ar a inclus# ten!r5a la
Nota%
Se est" estu!ian!# si p#!r" ser el sustituti+# !el acer# c#rru$a!# para su inte$raci8n c#n el /#rmi$8n en la e(ecuci8n !e estructuras arma!as*
#esventa"as En la actualidad, sus limitaciones incluyen el hecho ue su conductividad no !uede ser 2a!agada2, lo ue significa ue como un semiconductor es in+til, aunue los investigadores están e!erimentando con la sustancia !ara encontrar una forma de evitar este !roblema. -na !osible solución !o dría ser construir interru!tores artificiales en la sustancia, !ermitiendo ue los circuitos sean abiertos y cerrados, o alterar sus !ro!iedades con el uso de !roductos uímicos.
"in embargo, si esta deficiencia !uede ser su!erada, el grafeno !odría ser utili%ado en una am!lia gama de dis!ositivos como un reem!la%o s+!er rá!ido ! ara los transistores de silicio, los cuales ya está n llegando a su ca!acidad. El grafeno tiene cien veces la movilidad de los electrones de silicio.
9tra limitación se relaciona con su !roducción, actualmente solo !uede ser sinteti%ado en !eue'os cristales. Aunue esto es suficiente !ara ue los investigadores !rueben sus !ro!iedades y com!rendan los beneficios tentadores de la materia, no es suficiente !ara !roducirlo !ara uso comercial masivo.
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(onclsiones El grafeno es un hidrocarburo ue nos mejoraría la calidad de vida, !ues tiene distintas a!licaciones en variadas ciencias como en la medicina, en el tratamiento del agua y es!ecialmente en el cam!o de la electrónica, estos grandes avances se viene dando de manera muy rá!ida !or lo ue en un futuro no lejano !odríamos tener mayores comodidades y mejor calidad de vida.
