Breve Ilustración del Grafeno en las nuevas tecnologías, el material de Dios.

1. Universidad Tecnológica del
Perú
TEMA: EL GRAFENO
ALUMNO:
HERNÁN JURGEN, MASCO BUENDIA
CÓDIGO: 1611439
DOCENTE:
ELIZABETH ROXANA CASTILLO ELESCANO
AULA: 609

2. INTRODUCCIÓN
 El grafeno es una sustancia con unas características muy
interesantes, algunas asombrosas.
 Estas propiedades junto a la abundancia de carbono en la
naturaleza han hecho al grafeno ganarse el adjetivo de
"material del FUTURO".

3. QUE ES EL GRAFENO
 El grafeno es una sustancia formada de carbono puro, con átomos
dispuestos en patrón regular hexagonal, similar al grafito, pero en una hoja
de un átomo de espesor. Es muy ligero, una lámina de 1 metro cuadrado
pesa tan sólo 0,77 miligramos. Se considera 200 veces más fuerte que el
acero y 200 veces menos pesado.
 Es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano (como panal de
abeja) formado por átomos de carbono y alances covalentes que se
generan a partir de la superposición de los híbridos sp2 de los carbonos
enlazados.

5. ALGUNAS DE LAS CARACTERÍSTICAS
MÁS DESTACADA DEL GRAFENO
 • Alta conductividad térmica.
• Alta conductividad eléctrica.
• Alta elasticidad (deformable).
• Alta dureza (resistencia a ser rayado).
• Alta resistencia. El grafeno es aproximadamente veces más
resistente que el acero, similar a la resistencia del diamante, pero es
muchísimo más ligero.
• Es más flexible que la fibra de carbono pero igual de ligero.
• La radiación ionizante no le afecta.
• Presenta un bajo efecto Joule (calentamiento al conducir
electrones).
• Para una misma tarea el grafeno consume menos electricidad que
el silicio.
• Es capaz de generar electricidad


6. DESCRIPCIÓN
 Anteriormente, se han utilizado para el término grafeno
descripciones como capas de grafito, capas de carbono u hojas de
carbono. [...] No es correcto utilizar, para una sola capa, un término
que incluya el término grafito, que implica una estructura
tridimensional. El término grafeno debe ser usado sólo cuando se
trata de las reacciones, las relaciones estructurales u otras
propiedades de capas individuales.
 El grafeno perfecto se constituye exclusivamente de celdas
hexagonales; las celdas pentagonales o heptagonales son defectos.
Ante la presencia de una celda pentagonal aislada, el plano se arruga
en forma cónica; la presencia de 12 pentágonos crearía un fulereno.
De la misma forma, la inserción de un heptágono le daría forma de
silla. Los nanotubos de carbono de pared única son cilindros de
grafeno.

7. PROPIEDADES DEL GRAFENO
 Entre las propiedades más destacadas de este material se incluyen:
 Algunos científicos de la Universidad de Ilinois en Michigan aseguran que tiene
porpiedade de autoenfriamiento.
 Alta conductividad térmica y eléctrica.
 Alta elasticidad y dureza.
 Resistencia (200 veces mayor que la del acero)
 El grafeno puede reaccionar químicamente con otras sustancias para formar
compuestos con diferentes propiedades, lo que dota a este material de gran
potencial de desarrollo.
 Soporta la radiación ionizante.
 Es muy ligero, como la fibra de carbono, pero más flexible.
 Menor efecto Joule; se calienta menos al conducir los electrones.
 Consume menos electricidad para una misma tarea que el silicio.

8. APLICACIÓN EN ELECTRÓNICA
 Cables de alta velocidad
 Investigadores de la universidad de cambridge lograron que el grafeno fuera
capaz de captar una gran cantidad de luz, lo que se puede utilizar en la
creación de cables de fibra óptica muy veloces que se benefician de otra de
las propiedades del material: los electrones se desplazan rápidamente en él.
así, se prometen cables de grafeno que podrían mover información cientos de
veces más rápido que uno actual, lo que podría implementarse en el área de
las telecomunicaciones para la instalación de redes más veloces, aumentando
así la capacidad y rapidez de internet, la telefonía móvil y en definitiva, todas
las comunicaciones que se llevan a cabo sobre nuestro planeta.
 Súper-baterías
 Quizás uno de los descubrimientos más emocionantes es el relacionado al
campo de las baterías, donde hoy en día la tecnología permite dispositivos que
funcionan durante pocas horas hasta requerir de una carga eléctrica que
puede durar otras varias horas, degradando la experiencia de uso en teléfonos
móviles, tabletas y computadoras portátiles.

9. APLICACIÓN EN ELECTRÓNICA
 Pantallas táctiles flexibles
 Al ser capaz de conducir electrones de muy buena forma casi sin calentarse en
el proceso, investigadores de la Universidad de Texas y la Universidad de
Corea del Sur descubrieron que una lámina de grafeno puede usarse en el
desarrollo de pantallas táctiles, aprovechando el hecho de que una lámina de
grafeno puede ser totalmente transparente, ideal para colocar por sobre un
panel de pixeles sin disminuir el brillo de su retroiluminado. Además, esa
delgada lámina de grafeno sensible a la conducción eléctrica y que captaría
nuestros toques puede ser muy flexible, aportando a lo que podrían ser futuras
pantallas táctiles flexibles, lo que bien podría acompañarse de la tecnología
OLED flexible para el desarrollo de esta clase de tecnología.
 Audífonos y parlantes más que profesionales
 Qin Zhou y Alex Zettl son dos científicos de la Universidad de California que
quieren revolucionar el mercado del audio gracias a sus audífonos y parlantes
de grafeno. La idea es crear un diafragma hecho de grafeno que se coloque en
medio de dos electrodos para crear un campo magnético, tras lo cual el grafeno
vibra y produce sonido. Según los investigadores, sin mucho trabajo posterior
para "afinar" los audífonos y darles un tratamiento especial, se consiguió un
sonido a la par de productos actuales de alta calidad. Y como el diafragma de
grafeno utiliza una lámina que es muy delgada, el tamaño y peso del producto
también puede ser muy reducido, por lo que podrían crearse audífonos de alta
calidad que al mismo tiempo sean muy pequeños y livianos.

10. APLICACIÓN EN ELECTRÓNICA
 Cámaras fotográficas mil veces más sensibles
 Una cámara fotográfica actual está compuesta, básicamente, de un
lente por el que pasa la luz y que luego llega a un sensor,
captándola y transformándola en información digital. Lo que
investigadores de la Nanyang Technological University en Singapur
lograron fue crear un sensor hecho de grafeno, aumentando la
sensibilidad del dispositivo unas mil veces en relación a las
tecnologías actuales CMOS o CCD. Estamos hablando de una
mejora escandalosamente alta para lo que son sensores utilizados
en cámaras profesionales y compactas, permitiendo mejores
capturas en condiciones de poca luz y en general para cualquier
ocasión. Además, estos nuevos sensores de grafeno consumen
diez veces menos energía y son cinco veces más económicos de
producir en masa que los convencionales, por lo que más que
interesante, su llegada al mercado se nos hace casi necesaria.

11. DESCUBRIMIENTO DEL GRAFENO
 El repentino aumento del interés científico por el grafeno puede dar
la impresión de que se trata de un material nuevo. En realidad se
conoce y se ha descrito desde hace más de medio siglo. El enlace
químico y su estructura se describieron durante el decenio de 1930.
P. R. (Philip Russell) Wallace calculó por primera vez (en 1949) la
estructura electrónica de bandas. Al grafeno se le prestó poca
atención durante décadas al pensarse que era un material inestable
termodinámicamente ya que se pensaba que las fluctuaciones
térmicas destruirían el orden del cristal dando lugar a que el cristal
2D se fundiese. Bajo este prisma se entiende la revolución que
significó que Geim y Novoselov consiguiesen aislar el grafeno a
temperatura ambiente. La palabra grafeno se adoptó oficialmente
en1994, después de haber sido designada de manera indistinta –en
el campo de la ciencia de superficies– « monocapa de grafito».

12. DESCUBRIMIENTO DEL GRAFENO
 Además, muchas nanoestructuras recientemente
descubiertas, como los nanotubos de carbono, están
relacionadas con el grafeno. Tradicionalmente, a estos
nanotubos se les ha descrito como «hojas de grafeno
enrolladas sobre sí mismas». De hecho las propiedades
de los nanotubos de carbono se explican y entienden
fácilmente a partir de las inherentes al grafeno. Se ha
descrito también la preparación de nanotiras de grafeno
mediante nanolitografía, haciendo uso de un microscopio
de efecto túnel.1

13. APLICACIÓN EN DESALINIZACIÓN
DEL AGUA
 Está en fase de investigación el uso de una lámina
de grafeno con poros de 1,8 nm para sustituir las
membranas en el proceso de osmosis invertida para la
desalinización del agua. Según las investigaciones
actuales se obtendrían eficiencias mucho mayores que
con las membranas actuales, y se tendrían requerimientos
menores de energía. En el estado actual, el inconveniente
es el costo de las membranas de grafeno, pero se espera
que en el futuro estos costos podrán ser reducidos

14. TÉCNICAS DE PRODUCCIÓN DEL
GRAFENO
 El problema principal que impide la explotación del grafeno es que
la producción de grandes muestras es limitada. Las diferentes
técnicas tradicionales de fabricación por orden ascendente de
escalabilidad son:
 Exfoliación con cinta adhesiva: "Scotch Tape"
 Deposición desde la fase vapor: "CVD (Chemical Vapor Deposition)"
 Exfoliación con disolventes: "Liquid Phase Exfoliation"
 Mediante descarga de arco eléctrico y generación de plasma
 Oxidación-Reducción
 La calidad de las muestras va en sentido contrario al de la
escalabilidad: a más escalabilidad del proceso menor calidad de las
muestras.

15. TÉCNICAS DE PRODUCCIÓN DEL
GRAFENO
 Recientemente, investigadores de la Universidad de Rice han
conseguido sintetizar grafeno a partir del azúcar común a
800 ºC siendo el grafeno resultante de alta calidad. Otra
nueva técnica procede del IPCPAS-Instituto de Química
Física de la Academia Polaca de Ciencias conjuntamente con
el IRI-Instituto de Investigación Interdisciplinaria de Lille. La
técnica de fabricación que utilizaron fue la oxidación del
grafito obteniéndose un polvo llamado óxido de grafito.
Posteriormente se suspende en agua y se coloca en un
limpiador ultrasónico. Los ultrasonidos separan las láminas
oxidadas de grafeno y permiten la obtención de escamas de
grafeno de 300 nm de espesor

16. 7 USOS PARA EL GRAFENO
 Auriculares de alta calidad
 Aunque podría parecer que los usos del grafeno no tendrían que ver, a primera
vista, con su aplicación en la industria de la música, lo cierto es que estamos
ante un tremendo error. Puede, y de hecho, lo hace. Por lo menos desde que
hace un tiempo investigadores de la Universidad de Berkeley en California,
crearan los primerosa uriculares basados en grafeno, donde la mejora en
cuanto a la calidad de sonido era más que evidente.
 El hecho de que la membrana esté fabricada con grafeno, mejora la percepción
y la experiencia de los usuarios. Una señal evidente de que el grafeno puede ser
utilizado en muy diversos sectores.
 Tejidos humanos basados en grafeno
 Otro de los avances en los que podría utilizarse el grafeno es en el desarrollo de
implantes artificiales. En particular, la adaptabilidad de este material, unido a
su resistencia y estabilidad, permitirían que fuera utilizado en la creación de
implantes para tejidos neuronales.

17. 7 USOS PARA EL GRAFENO
 Los resultados de este tipo de trabajo (en particular el equipo de la
Universidad Técnica de Múnich realizó pruebas en células
ganglionares de la retina) serían una clara muestra de que el
grafeno también puede ser usado en medicina con un alto
porcentaje de éxito. Procesadores de alta velocidad basados en
grafeno
 Si la medicina y la música iban a ser grandes beneficiadas por los
avances tecnológicos en el desarrollo del grafeno, ¿acaso no iba a
serlo también la electrónica? La construcción de un circuito
integrado que funcionaba a 1,28 GHz por parte de científicos del
Politecnico di Milano y la Universidad de Illinois parece confirmar
que avanzamos en esa dirección.
 Los circuitos integrados, que forman parte de cualquier dispositivo
electrónico, podrían mejorarse con grafeno, ya que podríamos
contar en los próximos años con microprocesadores más veloces,
flexibles o incluso más pequeños.

18. 7 USOS PARA EL GRAFENO
 Procesadores de alta velocidad basados en grafeno
 Si la medicina y la música iban a ser grandes beneficiadas
por los avances tecnológicos en el desarrollo del grafeno,
¿acaso no iba a serlo también la electrónica? La construcción
de un circuito integrado que funcionaba a 1,28 GHz por
parte de científicos del Politecnico di Milano y la Universidad
de Illinois parece confirmar que avanzamos en esa dirección.
 Los circuitos integrados, que forman parte de
cualquier dispositivo electrónico, podrían mejorarse con
grafeno, ya que podríamos contar en los próximos años con
microprocesadores más veloces, flexibles o incluso más
pequeños.

19. 7 USOS PARA EL GRAFENO
 Mejores fotografías, gracias al grafeno
 Haciendo este repaso sobre utilidades y
aplicaciones asombrosas de este material,
también nos encontramos con nuevos
avances que pueden mejorar nuestra
experiencia como fotógrafos. ¿Se imaginan
un sensor fotográfico, mil veces más
sensible que los tradicionales CCD y
CMOS? Con el grafeno, esto ya sería
posible. Debido a su alta conductividad
eléctrica, el sensor de grafeno podría
captar las señales eléctricas de manera
más prolongada, lo que mejoraría la
nitidez de las imágenes tomadas, y

20. 7 USOS PARA EL GRAFENO
 El grafeno posibilitaría contar con baterías de mayor duración
 El gran sueño de cualquier fabricante que realice dispositivos electrónicos
está en contar con baterías que duren más. Científicos de la Universidad
de Northwestern en Estados Unidos han utilizado, en lugar del
convencional litio, grafeno para realizar estas baterías que duran una
semana y se cargan en solo 15 minutos.
 Un nuevo trabajo que se une a los anteriormente reseñados, y que
demuestra lo mucho que puede aportar este material a las
investigaciones y desarrollos tecnológicos en áreas muy diversas y casi
diametralmente opuestas.
 Desalinización: filtrar agua de mar con grafeno nanoporoso
 Con los problemas asociados al cambio climático y la sequía que avanza
cada vez más rápido, necesitamos fuentes de agua que pudiera ser
potable. Una de las iniciativas que se considera desde hace años es la
posibilidad de desalar agua de mar, con el inconveniente de que estos
proyectos son muy caros y complejos.

21. 7 USOS PARA EL GRAFENO
 Sin embargo, el aporte de científicos del MIT, que ha
permitido crear filtros en las desaladoras basados en
grafeno monoporoso, un material que permite ejercer
una menor presión y un aumento asociado de
la velocidad de los propios procesos de desalinización.
 Aunque por ahora los exitosos resultados solo han sido
comprobados por simulación computacional, y faltaría
realizar pruebas “de campo”, lo cierto es que el grafeno
presenta una larga lista de usos asombrosos, de los que
sin duda nos beneficiaremos en el futuro.

22. OBJETOS DE GRAFENO