UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Perú – Decana de América) FACULTAD ACULTAD DE INGENIERÍA INGE NIERÍA GEL!GICA" #INERA" #ETAL$RGICA % GEGR&FICA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA GEOLÓGICA
REDACCIÓN Y EXPOSICIÓN
ENSAYO
'EL GRAFEN GRAFEN ING CARL* TLED
ALUMNO FLRE* L!PE+ FRAN, AL-ERT ./.01122
LIMA – PERÚ JUNIO - 2015
EL GRAFENO
2
EL GRAFENO En este ensayo daré a conocer sobre que es este material que ha sido llamado por algunos cientíicos el material de dios! el graeno! sobre los cientíicos que lograron sinteti"ar este material! como lo consiguieron! sobre las propiedades que tiene el graeno! las ultimas aplicaciones de este material# $ambién daré a conocer los da%os que causaría este material al medio ambiente y a los seres &i&os# El graeno es un material con una estructura compuesta de 'tomos de carbono( est'n enla"ados de una manera co&alente ormando unas celdas he)agonales que dan un parecido a los panales de abe*as# Los 'tomos est'n organi"ados en he)'gonos( cada 'tomo &a en uno de los &értices y los lados son los enlaces# +ada 'tomo orma enlaces con tres 'tomos m's y así sucesi&amente ormando una gran y enorme red# Los enlaces en cuesti,n son enlaces co&alentes y orman -2./ el uno del otro de un mismo 'tomo# El graeno es una orma especial del graito y consiste de una sola capa de 'tomos de carbono compactados# El graeno puede considerarse como el bloque constructor a partir del cual se orman todos los dem's materiales graiticos! por e*emplo si se le en&uel&e a manera de orro de un bal,n proporciona ullerenos( si se le enrolla cilíndricamente! nanotubos( si se le superpone tridimensionalmente! graito# El graeno pertenece a un e)tenso grupo de materiales bidimensionales! es el m's estudiado y el que me*or se ha caracteri"ado *ustamente por las propiedades inusuales que presenta# 0us propiedades est'n en unci,n de su dimensionalidad! tomando como base discriminatoria la especiicidad de sus propiedades! el graeno puede ser clasiicado en tres tipos1 monocapa! bicapa y aquel que se haya en el rango de tres a die" capas# 0in embargo! presentan un con*unto de propiedades comunes que permiten caracteri"ar los tres tipos como graeno# Fue en el a%o 2.. cuando el grupo de 3anchester y otro ruso! el del 4r# 5ostya No&oselo&! del 6nstituto para la $ecnología de la 3icroelectr,nica en +hernogolo&7a! Rusia! publicaron en la re&ista 0cience los primeros halla"gos sobre este material# En el a%o 2..8! *unto con otros in&estigadores holandeses
EL GRAFENO
9
e! independientemente! :hilip 5im y sus colaboradores de +olumbia ;ni&ersity! e)ploraron algunas de las propiedades electr,nicas del graeno# Los dos cientíicos de la ;ni&ersidad de 3anchester que descubrieron el graeno! Andre Geim y 5onstantin No&oselo& han obtenido el :remio Nobel de Física de 2.-. por iniciar uno de los campos de in&estigaci,n m's candentes de la actualidad# Geim y No&oselo& e)tra*eron el graeno de un tro"o de graito
El graeno es como Alas7a con sus &etas de oro# $oda&ía esconde muchas cosas que podemos y necesitamos descubrir?
EL GRAFENO
El +omité Nobel que galardono a Andre Geim y No&oselo& se%alo en un enunciado propiedades del graeno por la cual los cientíicos recibieron el :remio Nobel1 BEl graeno es una orma de carbono# +omo material es completamente nue&o! no s,lo es el m's delgado! sino también el m's uerteB <#la&anguardia#com =# 0e reiere a propiedades muy importantes ya que lo normal sería que mientras m's delgado es un material! m's débil se &ol&ería( pero con el graeno no ocurre eso# B+omo conductor de electricidad es tan eica" como el cobre! como conductor de calor supera a todos los materiales conocidosB
EL GRAFENO
8
El +omité Nobel agrego1 Bme"clado con pl'sticos! el graeno puede con&ertirse en un conductor de electricidad m's resistente al calor y con una mec'nica robustaB es la membrana m's ina posible! pues su grosor es de tan s,lo un 'tomo! y tiene la apariencia de una tela transparente y le)ible! a la par que e)tremadamente resistente y conductora de la electricidadB Lo que descubrimos es que los nDcleos del 'tomo de hidr,geno
EL GRAFENO
a temperaturas superiores a -.. grados centígrados= y adem's! como son impermeables a todos los gases! es posible incrementar considerablemente la eiciencia de las celdas# se necesitaría un eleante en equilibrio sobre un l'pi" para romper una ho*a de graeno del espesor de un peda"o de pl'stico para cocina? el graeno solo es uerte si no tiene deectos? que aun con estas deiciencias te,ricas! los e)perimentos demostraron que incluso al incrementar el 'rea de uso! el graeno se mantiene perecto en un H.I?
EL GRAFENO
J
;na de las ultimas propiedades del graeno en descubrirse es algo que nadie se imaginaba y que ue descubierto por casualidad como suele ocurrir! me reiero a la auto reparaci,n del graeno! pues un equipo de la ;ni&ersidad de 3anchester! liderado por 5onstantin No&oselo&! ganador del :remio Nobel de Física en el 2.-.! ha descubierto que luego de hacer un peque%o agu*ero en una l'mina de graeno! s,lo ue necesario agregar carbono para que el graeno pueda >te*er? el agu*ero y cerrarlo# El equipo decidi, disparar un rayo de electrones sobre una l'mina de graeno! causando un peque%o agu*ero en ella# Al agregar 'tomos de paladio y níquel! lograron estabili"ar el tama%o del agu*ero# 0in embargo! cuando agregaron algunos 'tomos de carbono al agu*ero! el paladio y el níquel ueron despla"ados! pro&ocando que el graeno comen"ara a >te*er? el agu*ero! cerr'ndolo por completo
EL GRAFENO
:or otro lado en Reino ;nido se ha abricado bombillos de graeno que contienen LE4! la cual se dice que recortar' el uso de energía en un -.I! durar' m's tiempo por su conducti&idad y se espera que tenga un precio m's ba*o que algunos de los bombillos de LE4 que llegan a costar 22 d,lares# Otra aplicaci,n del graeno que llama mucho la atenci,n y que es ya una realidad son los amosos celulares hechos de graeno# Las irmas asi'ticas 3o)i y Galapad que ya han anunciado que lan"ar'n pr,)imamente al mercado 9.#... dispositi&os en los que este material estaría presente en sus pantallas! sus baterías y sus sistemas de alimentaci,n# :or este moti&o citare a 3o)i! abricante de estos dispositi&os! la cual se%alo1 “ el modelo actual utili"a cristal con&encional combinado con graeno! pero segDn la tecnología madure! la pantalla ser' mucho m's ligera y delgada y se podr' doblar hasta -. grados y conseguir' una mayor protecci,n contra rasgu%os y caídas? ( http1@@#muycomputerpro#com@=# :ues segDn las palabras de 3o)i! estos celulares seria de mucha ayuda para todas las personas pues resistiría m's de lo normal siendo sus pantallas m's sensibles y a la &e" m's resistentes! y el gran problema que siempre ocurre con los dispositi&os actuales es el uso de la batería! pues ahora las baterías resistirían m's tiempo y duraran m's del 8.I# Ahora hablare del Aerogel ultraligero que es el material m's ligero del mundo con sorprendente le)ibilidad y aceiteMabsorci,n! la cual recibe su nombre debido a poros internos llenos de aire# Este aerogel es e)tremadamente el'stica! recuper'ndose cuando se comprime! puede absorber hasta H.. &eces su propio peso en aceite! no solo el petr,leo del agua# Adem's el aerogel puede absorber compuestos org'nicos a alta &elocidad# Este material tiene una densidad de .!- miligramos por centímetro cDbico! s,lo el doble de densidad que el hidr,geno y menos denso que el helio# :ara esto es necesario citar al proesor Gao +hao de la uni&ersidad de he*iang en ang"hou tal &e" un día! cuando se produce derrame de petr,leo! podemos esparcirlos sobre el mar y absorber el aceite r'pidamente# 4ebido a su elasticidad tanto el aceite absorbido y el aerogel se puede reciclar?
EL GRAFENO
H
Otra aplicaci,n que se ha logrado usando graeno es la abricaci,n de baterías! pues un equipo de in&estigaci,n coreano ha logrado desarrollar una nue&a tecnología para obtener un material espon*oso a base de graeno y polímero# :ara eso es necesario que cite a :ar7 oM0eo7! proesor en la escuela de ingeniería de la ;ni&ersidad de 0ung7yun7an! quien se%alo su nue&o descubrimiento1?un material de gran porosidad que combina graeno y acetato de poli&inilo en orma de aerogel# Lo obtienen a partir de un proceso en soluci,n entre el acetato de &inilo y ,)ido de graeno? 3ediante la combinaci,n de la uer"a del graeno y la elasticidad del l'te) crearemos un material que ser' m's ino! m's uerte! m's le)ible! m's seguro y lo m's importante! m's placentero?
EL GRAFENO -. e tomado como contraparte de este debate a Robert urt! proesor de ingeniería de la ;ni&ersidad de Pron! la cual con un grupo de bi,logos! ingenieros y cientíicos hicieron estudios a este material y encontraron que los bordes dentados del material pueden perorar 'cilmente las membranas celulares y la piel! sugiriendo la posibilidad de hacer un da%o gra&e en l os seres humanos y otros animales# Respecto a esto Robert urt se%alo1 BEstos materiales se pueden inhalar in&oluntariamente! o pueden estar intencionadamente inyectados o implantados como componentes de nue&as tecnologías biomédicas# Así que queremos entender c,mo interactDan con las células una &e" dentro del cuerpo#B
+on este e)perimento se comprob, la in&estigaci,n del grupo de Robert urt! pues las terminaciones dentadas del material y la dure"a del material lo hacen tan peligroso a nosotros los seres &i&os#
:or otro lado un estudio reali"ado por in&estigadores de la ;ni&ersidad de +aliornia en Ri&erside sobre el eecto del ,)ido de graeno en cuerpos de agua supericiales y subterr'neos demostraron lo peligroso que este material puede ser para el medio ambiente# :ara esto cito al estudiante de doctorado acob 4# Lanphere quien estu&o al mando de esta i n&estigaci,n1
La situaci,n actual es similar a donde est'bamos con productos químicos y armacéuticos! hace 9. a%os# 0implemente no sabemos
EL GRAFENO -mucho acerca de lo que sucede cuando estos nanomateriales artiiciales se meten en el suelo o el agua# Así que tenemos que ser proacti&os así que tenemos los datos disponibles para promo&er las aplicaciones sostenibles de esta tecnología en el uturo#
En su enunciado él nos sugiere que primero tenemos que estudiar bien al material antes de que se ponga a disposici,n de las personas ya que si ocurre algDn derrame de este material sería per*udicial para animales y hasta para humanos al beber las aguas contaminadas#
En sus estudios acob 4# Lanphere indica que el o)ido de graeno en aguas subterr'neas tiende a desestabili"ar su estructura y se asienta en el ondo perdiendo sus propiedades! pero en aguas supericiales la estructura del o)ido de graeno se mantiene estable y por lo tanto se puede transportar manteniendo sus propiedades! por eso di*e anteriormente que sería peligroso para los seres &i&os al beber aguas contaminadas#
EL GRAFENO -2
CONCLUSIÓN
EL GRAFENO -9
+omo resultado de este ensayo que he presentado! es posible llegar a la conclusi,n de que las propiedades del graeno es uno de los descubrimientos en la actualidad que har' posible muchas de las cosas que los cientíicos han estado intentando dar soluci,n o me*orar la tecnologías! eiciencia y muchas cosas m's que el graeno orece# Gracias a las propiedades del graeno como la dure"a! que es tanto como el diamante! la le)ibilidad! la transparencia! el espesor la cual es de tan solo un 'tomo! etc#! hace que las personas se centren en el material ol&idando los da%os que podrían causar como lo han demostrado cientíicos mencionados en este traba*o#
A pesar de todos los a&ances que se han dado! aun hay un gran problema que hoy en día tratan de solucionar y es el de lograr sinteti"ar graeno a gran escala y que no sea tan costoso para poder abricar todas las tecnologías que se tienen en mente! aunque ya hay empresas como 0amsung que han encontrado un método pero aun así siguen buscando métodos con costos m's ba*os#
4esde mi punto de &ista apoyo y me inclino a la postura de los cientíicos que est'n a a&or de sinteti"ar graeno a gran escala para poder usarlo y abricar los a&ances tecnol,gicos argumentando que sería estancarnos miles de a%os si no usaríamos el graeno tan solo por la contaminaci,n y los da%os que nos podría causar! si pensamos así entonces no se hubiese dado uso a otros descubrimientos como el pl'stico! el petr,leo o sin ir muy le*os el material de la cual est'n hechos las pilas por e*emplo! todos estos son contaminantes y da%inos y sin embargo lo usamos# +laro est' que lo ideal es tratar de minimi"ar los riesgos antes de poner a disposici,n de las personas#
