Aunque las aplicaciones más espectaculares y avanzadas del grafeno probablemente se producirán en el campo de la electrónica, las nuevas tecnologías y la investigación científica,  sus primeros usos tendrán lugar en una de las facetas más cotidianas, accesibles y comunes de nuestra existencia: la indumentaria.

El llamado "el material del futuro" o "grafito 2D", está formado por un conjunto de átomos de carbono empaquetados en una compacta estructura hexagonal (tipo “panal de abeja”) y  es bidimensional (2D), según el Observatorio Tecnológico, español.

Según una revisión de la literatura científica sobre las aplicaciones clínicas y medioambientales del grafeno, efectuada para el OT por la investigadora Sonia López Esteban, “se están investigando las propiedades antibacterianas de este material”, por ejemplo en el trabajo de los investigadores del Shanghai Institute of Applied Physics (China).

Este equipo chino intentó provocar el crecimiento de diversas cepas bacterianas sobre papel de óxido de grafeno, un nuevo material, tan fino como el papel y tan duro como el diamante, y sobre células humanas, comprobando que las bacterias no pudieron crecer sobre el papel, mientras que no se observó ningún efecto adverso sobre las células.

“Dado el efecto antibacteriano del grafeno y el hecho de que puede ser producido en grandes volúmenes, este material podría utilizarse para vendajes, envases para alimentos o para fabricar prendas de vestir y calzado sin olor, generado por la actividad bacteriana",  según López.

Los ensayos efectuados con esta nueva forma de papel hecho de hojas superfinas de carbono, muestran que estos nanomateriales basados en el grafeno pueden “inhibir eficazmente el crecimiento de la E. coli (una bacteria que puede causar infecciones graves), mientras que muestran una mínima citotoxicidad”, según el trabajo liderado por los investigadores Huang Qing y Chunhai Fan.

Por su parte, investigadores del Grupo de Electrocatálisis Síntesis, Electroquímica y Caracterización de Polímeros (GESEP) del campus de Alcoy de la Universidad Politécnica de Valencia (UPV) están desarrollando nuevos textiles modificados superficialmente con grafeno, según informa la Red de Universidades Valencianas (RUVID).

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Según la RUVID, la incorporación de este novedoso material abre un gran abanico de posibilidades para el sector al transformar un textil aislante en otro con propiedades conductoras.

Los investigadores de la UPV han trabajado con tejidos de poliéster, con unos resultados prometedores: han conseguido pasar de un material con una resistencia eléctrica de entorno a 1011 ohmios por centímetro cuadrado (como es el caso del poliéster), a un material cuya resistencia eléctrica ha bajado hasta pocas decenas de ohmios por centímetro cuadrado.

"Hay muchísimos grupos en el mundo trabajando sobre el grafeno en una amplia variedad de aplicaciones y puntos de vista. El enfoque y la posibilidad de aplicaciones de materiales textiles modificados es lo novedoso en nuestra línea de investigación”, según Francisco Cases, profesor e investigador principal del GESEP-UPV.

TEJIDOS DE POLIESTER ‘GRAFENIZADOS’ PARA PLANTILLAS

Según Cases, los investigadores del GESEP-UPV, han logrado optimizar las características del depósito de grafeno sobre tejidos de poliéster y ahora se centran en modificar la superficie de grafeno con platino y explorar la posibilidad, entre otras, de utilizar estos textiles modificados como membranas.

Respecto de las posibles aplicaciones de materiales textiles que incorporen grafeno, Cases señala que pueden ser múltiples, desde vendas y plantillas antibacterianas de grafeno, hasta hilo conductor, cable eléctrico de cobre y grafeno y  detectores infrarrojos o membranas de carbono que se regeneran eléctricamente, entre otras.

“El descubrimiento del grafeno y sus derivados ha abierto una nueva era en el campo de la Química Física y de las ciencias de los materiales. Desde entonces ha sido utilizado para desarrollar un gran número de aplicaciones debido a sus propiedades electrónicas, mecánicas, ópticas o térmicas”, señalan desde del GESEP-UPV.

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“Si a eso se le une las ventajas de los materiales textiles sobre los materiales convencionales, como son flexibilidad, buenas propiedades mecánicas, poco peso, y gran área superficial, nos encontramos con una combinación de elementos con propiedades complementarias y aplicaciones muy variadas”, concluye Cases.

“El grafeno es extremadamente fino, resistente, impermeable, flexible y transparente que permitirá fabricar ordenadores cien veces más rápidos que los actuales y que consuman cien veces menos de energía, así como productos textiles y calzado con particularidades especiales”, informan desde la empresa española Avanzare, líder en la producción de grafeno en polvo destinado al sector industrial.

Según Avanzare, (www.avanzare.es), “este material supone una revolución similar a la utilización del plástico, ya que estará presente en muchos productos y aplicaciones”, y con él “se podrán fabricar, entre otros productos, zapatos, textiles y polímeros para la automoción o la aeronáutica, así como neumáticos más duraderos o asientos térmicos para los vehículos”.

Esta compañía obtiene grafeno compuesto por distintas cantidades de capas, que puede integrarse en polímeros y utilizarse en pinturas, resinas y materiales compuestos, permitiendo modificar su conductividad eléctrica y térmica, y nanografito, un tipo de grafeno que puede usarse para mejorar las propiedades mecánicas, térmicas o lubricantes, entre otras, de un producto, y para la preparación de materiales conductores.

“El grafeno se produce en forma de láminas y en polvo, y cada tipo  de material tiene aplicaciones diferentes”, explica a Efe,  Javier Pérez, responsable de Proyectos de Avanzare.

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EN LÁMINAS PARA LA ELECTRÓNICA, EN POLVO PARA LA INDUSTRIA…

“El grafeno fabricado en forma de láminas se suele usar más en electrónica,  por ejemplo  en pantallas flexibles, sensores y otros dispositivos que se están desarrollando, y el producido en polvo se usa para ser integrado en materiales plásticos, resinas y barnices, entre otros, para cambiar las propiedades físicas de ese material, aumentar su conductividad, y mejorar sus propiedades mecánicas o térmicas”, explica Pérez.

Así, el material al cual se ha incorporado el grafeno,  adquiere la capacidad de conducir la corriente eléctrica o puede trasmitir calor de una zona a otra, señala el experto de Avanzare.

De acuerdo a Pérez, el grafeno en polvo incorporado dentro de una pintura, barniz  o polímero se puede aplicar a una gran variedad de productos, por ejemplo en la inyección de piezas de plástico para automóviles, para tuberías de energía solar-térmica, o para elaborar carcasas de ordenadores, entre otros.

En el campo de la indumentaria, “el grafeno en polvo ya se está se utilizando en el calzado para aumentar la conductividad eléctrica del material que lo compone y, por ejemplo, fabricar botas de seguridad que puedan disipar la electricidad estática que se genera al caminar,  eliminando las posibilidades de que se produzca un chispazo”, explica Javier Pérez.

Avanzare también participa, junto a otras empresas europeas, en el proceso de investigación de la aplicación del grafeno a los neumáticos  para conseguir que tengan una mayor adherencia, aumente su duración y permitan consumir menos gasolina.

Las investigaciones de esta empresa se dirigen a poder fabricar un grafeno especial para mezclarlo con el caucho destinado a la automoción, ha explicado su director general, Julio Gómez, quien agrega que otro de los retos de los fabricantes de este material es buscar nuevas aplicaciones, basadas principalmente en sus propiedades de conductividad eléctrica.

Gómez ha citado la existencia de aplicaciones en electrónica flexible, que aún está a escala de prototipos; en baterías, en pilas de combustible, en sensores de nivel en los coches y en parachoques.  

Este empresario también destaca las aplicaciones del llamado  material del futuro en la industria del papel, lo que permitirá producir etiquetas inteligentes o papel de grafeno, y en sectores más tradicionales, como el del calzado, donde se puede utilizar en la fabricación de plantillas y suelas.

Asimismo, el grafeno es el material que tiene mejores prestaciones de conductividad térmica, por lo que por ejemplo, se utilizará en tuberías para geotermia, en disipadores de calor e, incluso, en tanques militares, según Gómez.

Científicos de la Universidad de Zhejiang (Hangzhou, China) han fabricado una espuma basada en tubos microscópicos de carbono y láminas de óxido de grafeno, un material de aspecto  esponjoso, que pesa 0,16 miligramos por centímetro cúbico, lo que le convierte en el sólido más ligero del mundo, tanto que puede ser colocado sobre una flor, sin dañarla.

Por su parte, bio-ingenieros de la Universidad de California, en Berkeley (EE.UU.), han desarrollado otro tipo de gel, inspirado en la forma en la que las plantas crecen y se reorientan según la luz, y compuesto por un conglomerado de proteínas elásticas combinado con láminas de grafeno.

Al ser expuesto a la luz, este material grafénico se contrae en la zona iluminada y vuelve a relajarse al interrumpirse el estímulo luminoso, con lo cual podría utilizarse en la ingeniería de tejidos, entre otras aplicaciones, según sus creadores.