El grafeno podría ser uno de los materiales más útiles del mundo. Aunque sólo tiene un átomo de carbono de grosor, es muchas veces más fuerte que el acero y, además, muy flexible.
Desde que los investigadores lo aislaron por primera vez en 2004, la lista de patentes relacionadas con el grafeno ha crecido exponencialmente cada año. Puede que no pase mucho tiempo antes de que este supermaterial genere una revolución tecnológica que podría cambiar realmente el mundo.
Aquí tienes varias invenciones profundas del grafeno que puedes esperar en un futuro próximo.
Tabla de contenidos
1. Combustible del aire
Los mismos investigadores que ganaron el Premio Nobel por aislar el grafeno, Andre Geim de la Universidad de Manchester y sus colegas, han demostrado que el grafeno podría utilizarse para fabricar generadores eléctricos móviles alimentados por hidrógeno extraído del aire. El equipo de Geim descubrió que, aunque el grafeno es impermeable incluso a los átomos más pequeños, puede utilizarse para tamizar átomos de hidrógeno despojados de sus electrones.
Esto significa que las películas de grafeno podrían utilizarse para mejorar enormemente la eficacia de las membranas conductoras de protones, que son componentes esenciales de la tecnología de las pilas de combustible. Geim imagina un futuro en el que los vehículos podrían funcionar sólo con las diminutas cantidades de hidrógeno del aire ambiente. «Esencialmente, se bombea el combustible de la atmósfera y se obtiene electricidad de él», dijo Geim.
2. Protección contra los mosquitos
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La misma impermeabilidad que entra en juego con las pilas de combustible plantea otros posibles usos del grafeno, como mantener a raya a los mosquitos. En esta aplicación, los investigadores encontraron dos vías para bloquear a estos insectos mortales.
Las capas de grafeno pueden bloquear la capacidad de los mosquitos para percibir las sustancias químicas asociadas a la piel o al sudor, según descubrieron los investigadores de la Universidad de Brown, lo que ofrece el potencial de un enfoque inusual y no químico para enfrentarse a ellos. Además, las capas proporcionan una barrera física que los mosquitos no pueden atravesar. Su trabajo, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, se centró inicialmente en la solución mecánica, pero rápidamente descubrió la otra capacidad secreta del grafeno.
«Con el grafeno, los mosquitos ni siquiera se posaban en el parche de la piel, simplemente no parecía importarles», dijo Cintia Castillho, estudiante de doctorado en Brown y autora principal del estudio, en un comunicado de prensa de la Universidad de Brown. «Habíamos asumido que el grafeno sería una barrera física contra las picaduras, mediante la resistencia a los pinchazos, pero cuando vimos estos experimentos empezamos a pensar que también era una barrera química que impide que los mosquitos perciban que hay alguien ahí».
El siguiente paso es trabajar en la creación de una versión de la barrera de grafeno que funcione con la misma eficacia cuando está húmeda que cuando está seca, ya que los mosquitos pudieron introducir su fascículo, o aparato de alimentación, a través del tejido cuando estaba húmedo.
3. Más agua potable disponible
El grafeno podría ayudar a resolver la crisis mundial del agua. Las membranas hechas de grafeno pueden ser lo suficientemente grandes como para dejar pasar el agua, pero lo suficientemente pequeñas como para filtrar la sal. En otras palabras, el grafeno podría revolucionar la tecnología de desalinización. Los investigadores del MIT han descubierto «que la permeabilidad al agua de este material es varios órdenes de magnitud superior a la de las membranas convencionales de ósmosis inversa, y que el grafeno nanoporoso puede tener un valioso papel en la purificación del agua».
De hecho, un tipo de grafeno ha demostrado ser tan eficaz en la filtración del agua que hizo que las muestras de agua del puerto de Sidney fueran aptas para el consumo tras pasar por el filtro una sola vez. En un estudio publicado en Nature Communications, los investigadores de la Organización de Investigación Científica e Industrial de la Commonwealth de Australia (CSIRO) utilizaron una forma de grafeno llamada «Graphair» para hacer potable el agua de mar tras un único tratamiento.
«Esta tecnología puede crear agua potable limpia, independientemente de lo sucia que esté, en un solo paso», dijo el científico del CSIRO Dong Han Seo en un declaración. «Todo lo que se necesita es calor, nuestro grafeno, un filtro de membrana y una pequeña bomba de agua. Esperamos comenzar las pruebas de campo en una comunidad del mundo en desarrollo el año que viene».
Una investigación adicional publicada en Materials Science & Engineering C en 2019 llevó este concepto un paso más allá, haciendo que la necesidad de cloración quedara obsoleta. Científicos de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia (MISiS) y otros demostraron que al inyectar óxido de grafeno en una solución que contenía E. coli, el grafeno «captura» las bacterias formando copos, según Eureka Alert. Una vez que los copos fueron extraídos de la solución, el agua era potable y el grafeno podía incluso reutilizarse.
4. Electrónica
Se trata de un sistema de producción de energía eléctrica.
Olvídate de Silicon Valley; el futuro puede estar en Graphene Valley. En la actualidad, nuestros dispositivos electrónicos dependen del silicio como componente clave, pero los transistores hechos de silicio se están acercando al tamaño mínimo en el que pueden ser eficaces, lo que significa que la velocidad de nuestros dispositivos pronto tocará fondo. Sin embargo, la naturaleza ultrafina del grafeno podría ser la respuesta a este problema. Puede que no pase mucho tiempo antes de que el grafeno sustituya al silicio en nuestros dispositivos electrónicos, haciéndolos más rápidos que nunca.
El grafeno también permitirá construir pantallas táctiles superfinas y flexibles que serán prácticamente irrompibles. Nunca más tendrás que preocuparte por romper tu smartphone.
En 2018, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y de la Universidad de Harvard revelaron que el grafeno puede tener propiedades electrónicas aún más sorprendentes. Se puede ajustar para que se comporte en dos extremos eléctricos: como aislante o como superconductor. En otras palabras, el mismo material puede bloquear el flujo de electrones o conducir una corriente eléctrica sin resistencia.
«Ahora podemos utilizar el grafeno como una nueva plataforma para investigar la superconductividad no convencional», dice Pablo Jarillo-Herrero, profesor asociado de física en el MIT, en un declaración. «También se puede imaginar la fabricación de un transistor superconductor a partir del grafeno, que se puede activar y desactivar, pasando de superconductor a aislante. Eso abre muchas posibilidades para los dispositivos cuánticos»
5. La visión del depredador
La clásica película de acción de ciencia ficción «Predator» presenta a un asesino alienígena que tiene la capacidad de ver el mundo en infrarrojo térmico. Ahora, gracias al grafeno, podrías tener la visión de «Depredador». Investigadores de la Universidad de Michigan han desarrollado una lente de contacto de grafeno que permite al usuario percibir todo el espectro infrarrojo, además de la luz visible y ultravioleta.
«Si lo integramos con una lente de contacto u otros dispositivos electrónicos para llevar puestos, se amplía la visión», dijo Zhaohui Zhong, uno de los investigadores que desarrollan la tecnología. «Te proporciona otra forma de interactuar con tu entorno».
6. Un preservativo mejor
El grafeno puede incluso tener la capacidad de mejorar tu vida sexual. Los preservativos hechos con grafeno pueden ser superfinos, lo que significa más sensación. También serían superfuertes, lo que significa que es menos probable que se rompan, la verdadera prueba de cualquier preservativo.
«Si este proyecto tiene éxito, podríamos tener un uso para el grafeno que tocará nuestra vida cotidiana de la manera más íntima», dijo Aravind Vijayaraghavan, el científico de materiales que dirige la investigación sobre los preservativos de grafeno, en 2013.
La búsqueda de un preservativo de grafeno ha sido más lenta de lo que algunos defensores esperaban, pero sigue adelante. La Fundación Bill y Melinda Gates causó sensación en 2013 cuando financió la investigación sobre los preservativos de grafeno, y aunque ese esfuerzo ha languidecido un poco, se ha mostrado lo suficientemente prometedor como para obtener financiación adicional. Mientras tanto, al menos una empresa se ha subido al carro con un «condón inspirado en el grafeno«, que no utiliza realmente grafeno, sino que toma prestada su estructura hexagonal.
7. Un mundo sin óxido
Debido a que el grafeno es prácticamente impermeable, un día podría utilizarse una capa de pintura a base de grafeno para erradicar la corrosión y el óxido. Los investigadores han demostrado incluso que la cristalería o las placas de cobre cubiertas con pintura de grafeno pueden utilizarse como recipientes para ácidos fuertemente corrosivos.
«La pintura de grafeno tiene muchas posibilidades de convertirse en un producto verdaderamente revolucionario para las industrias que se ocupan de cualquier tipo de protección, ya sea del aire, de los elementos meteorológicos o de los productos químicos corrosivos», dijo Rahul Nair, uno de los investigadores que desarrollan la tecnología. «Entre ellas se encuentran, por ejemplo, la industria médica, la electrónica y la nuclear, o incluso la construcción naval, por citar algunas».
8. Papel pintado brillante
Las paredes brillantes podrían sustituir pronto a la bombilla, gracias al desarrollo de una nueva tecnología de electrodos basada en el grafeno que hace que las pantallas sean más finas que nunca. Este «papel pintado» brillante proporciona una luz más agradable y ajustable en toda la habitación que las bombillas, y además puede ser más eficiente energéticamente. Y, admitámoslo, pocas cosas parecen más futuristas que unas paredes iluminadas al estilo de «Tron».
«Al utilizar grafeno en lugar de electrodos metálicos convencionales, los componentes del futuro serán mucho más fáciles de reciclar y, por tanto, más atractivos desde el punto de vista medioambiental», dijo Nathaniel Robinson, de la Universidad de Linköping, donde se está desarrollando la tecnología.
9. Humanos biónicos
Si ya te sientes demasiado integrado con tu tecnología, aún no has visto nada. La investigación sobre el grafeno está dando lugar a experimentos en los que la electrónica puede integrarse con tus sistemas biológicos. Básicamente, puede que pronto sea posible implantarse aparatos de grafeno que puedan leer tu sistema nervioso o hablar con tus células.
Esto podría suponer un gran avance en la ciencia médica, ayudando a los médicos a controlar tu cuerpo o incluso a ajustar tus sistemas biológicos para conseguir una salud óptima. La tecnología también podría ayudar a los fanáticos del fitness a seguir y controlar sus regímenes de entrenamiento.
10. Tintes de pelo mejores y más seguros
Puede que esto no cambie el mundo tanto como otras aplicaciones, pero el grafeno también se ha mostrado prometedor como alternativa más segura a los tintes tóxicos para el pelo. En un estudio de 2018, investigadores de la Universidad de Northwestern informan de que el grafeno no sólo puede igualar el rendimiento de los tintes permanentes para el cabello, sino que puede hacerlo sin disolventes orgánicos ni ingredientes moleculares tóxicos. Además, puede ofrecer propiedades antibacterianas, antiestáticas y de disipación térmica mejoradas al cabello.
Los investigadores rociaron un gel de óxido de grafeno sobre cabello humano rubio y lo dejaron secar durante 10 minutos. Los mechones de pelo se recubrieron de una película de grafeno de sólo 2 micras de grosor, que al parecer se mantuvo en su sitio incluso después de 30 lavados. Las propiedades antiestáticas podrían ofrecer otros beneficios estéticos, y el recubrimiento no debería causar ningún daño al cabello ni a la salud, dicen los autores del estudio.
«Se trata de una idea inspirada en la curiosidad. Era muy divertido hacerlo, pero no sonaba muy grande y noble cuando empezamos a trabajar en ello», dice el autor principal, Jiaxing Huang, científico de materiales de Northwestern, en una declaración. «Pero después de profundizar en el estudio de los tintes para el cabello, nos dimos cuenta de que, vaya, esto no es en absoluto un problema pequeño. Y es uno que el grafeno podría ayudar a resolver».
11. Armadura a prueba de balas
Dado lo fino y fuerte que es el grafeno, parece inevitable que también se utilice para construir chalecos antibalas mejorados. Efectivamente, los investigadores han descubierto que las láminas de grafeno absorben el doble de impactos que el kevlar, el material que se utiliza habitualmente en los chalecos antibalas. Además, el grafeno es más ligero que el kevlar y, por tanto, menos restrictivo. El avance podría ayudar a mantener la seguridad de nuestros soldados y agentes de la ley cuando se les dispara. La delgadez del grafeno podría incluso conducir a desarrollos en otras superficies a prueba de balas, como las ventanas.