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El grafeno se prepara para salir del laboratorio a la calle

2 de octubre de 2017

Enrique Sacristán SINC. En el futuro, las excepcionales propiedades del grafeno harán más ligeros los asientos de los automóviles y las protecciones para las antenas de las aeronaves, lo que reducirá el consumo de carburante. Son solo dos ejemplos de las aplicaciones de este revolucionario material presentadas durante la última semana de septiembre en Atenas, donde empresas y centros de investigación han mostrado sus últimos resultados para producirlo a escala industrial.

En un hotel a los pies de la Acrópolis, construida en el siglo V a. C., la misma época en la que los matemáticos y filósofos de la Antigua Grecia presentaron el concepto mismo de átomo, más de 700 científicos y técnicos de 43 países se han reunido durante la Graphene Week. Bajo el lema “el futuro se encuentra con el pasado”, los expertos se han centrado en la lámina de atómos de carbono que, unidos de forma hexagonal, conforman el grafeno.

El encuentro, celebrado entre el 25 y 29 de septiembre en Atenas, ha sido organizado por la iniciativa europea Graphene Flagship para debatir sobre los últimos estudios y aplicaciones del grafeno, “un material que puede llegar a ser el más asombroso y versátil disponible para la humanidad”, según los promotores del evento.

Las extraordinarias propiedades mecánicas y eléctricas de este material, junto a sus enormes aplicaciones potenciales, han disparado el interés de equipos de investigación de todo el mundo. En el caso de Europa, la iniciativa Graphene Flagship coordina a los principales grupos del continente y promueve su colaboración con empresas para acelerar el uso del grafeno en productos comerciales.

Fiat participa en la producción de un ‘demostrador’ tecnológico con grafeno para usarlo en paneles de los asientos de atrás del coche

Un ejemplo es Polygraph, un proyecto de cuatro años que acaba ahora en octubre y que está integrado por 14 socios: siete pymes, cuatro grandes compañías, dos universidades y un centro de investigación. Juntos han desarrollado dos prototipos con grafeno y otros materiales que pueden ayudar a reducir el peso de algunos componentes de los automóviles y los aviones, con el consiguiente ahorro de combustible y reducción de emisiones contaminantes.

Uno de los dispositivos es un panel para el respaldo de los asientos de atrás del coche, donde el grafeno se ha añadido a las resinas compuestas o composites con las que se fabrican estas piezas, demostrando que mejora sus propiedades térmicas, mecánicas y eléctricas.

La empresa italiana Fiat, a través de su centro de investigación, participa en la producción de este ‘demostrador’ tecnológico, y la británica NetComposites, que coordina el proyecto Polygraph, es la encargada de caracterizar y manofacturar el material compuesto.

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Radomo (radome, en inglés), un protector de antenas fabricado con polímeros, fibra de vidrio, resinas epoxy y grafeno. / Polygraph

La ingeniera Maria Konstantakopoulou, de NetComposites, destaca la implicación de los otros socios de PolyGraph en cada uno de los pasos necesarios para llegar hasta el producto final: “Robnor Resins (Reino Unido) suministra la resina epoxy, la firma española Avanzare y la suiza Imerys producen el grafito y su derivado: el grafeno, que luego se mezclan con las resinas usando técnicas avanzadas de mezclado y exfoliación empleadas, respectivamente, por las pymes alemanas YTRON y NETZSCH.

Para Gary Foster, project manager de NetComposites y coordinador de PolyGraph, se han cumplido los objetivos del proyecto: “Hemos logrado desarrollar métodos de proceso para exfoliar el grafito expandido y generar grafeno a nivel industrial. Y estos procesos se han utilizado para producir material con propiedades físicas y eléctricas mejoradas para composites, recubrimientos y adhesivos”.

Así se ha fabricado también el segundo componente presentado por el equipo en la Graphene Week: un ’radomo’ (radome, en inglés), que es un protector de antenas que no interfiere en sus ondas. Está fabricado con polímeros reforzados con fibra de vidrio y resinas enriquecidas con grafeno.

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Los ingenieros Selim Stahl, del instituto sueco RISE, y Maria Konstantakopoulou, de la empresa británica NetComposites, muestran el ’radomo’ o protector de antenas de avión y el panel para el asiento trasero del coche fabricados con material grafénico. / SINC

La compañía británicaBAE Systems, uno de los grandes fabricantes del sector aeroespacial europeo, se ha implicado en el diseño y análisis de este prototipo, demostrando que ya se pueden aplicar las tecnologías del grafeno en algunos componentes de esta industria.

Un ’radomo’ o protector de antenas de aviones se ha fabricado con polímeros reforzados con fibra de vidrio y resinas enriquecidas con grafeno

En el desarrollo de esta pieza también han participado investigadores de la Queen Mary University of London (QMUL), que además han publicado algunos de sus avances en revistas científicas: En el Journal of Nanomaterialspresentaron en 2016 una técnica para mejorar las propiedades eléctricas y térmicas de nanofibras de grafeno y poliestireno mediante electrospinning o electrohilado, y este año en la revista Composites Science and Technologyofrecieron soluciones para problemas de filtración que surgen al incorporar el novedoso material a las resinas. 

Otro de los socios que tiene previsto publicar sus resultados es el instituto de investigación suecoRISE, que ha estimado los costes del ciclo de vida y los impactos ambientales –incluyendo la gestion de residuos– asociados a la producción del panel para asientos de coches y el radomo de los aviones, además de testear los efectos del fuego sobre estos productos.

Los detalles los ha explicado la ingeniera Francine Amon de esta compañía durante una de las sesiones de la Graphene Week, en la que el español Julio Gómez, de Avanzare, ha repasado las ventajas que tienen los materiales grafénicos con gran tamaño lateral “que, como los óxidos de grafeno reducidos, ofrecen unas conductividades eléctricas muy elevadas y pueden competir con otros materiales, como el negro de humo conductor”.

Menos marketing y más industria de verdad

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Tras las mallas del microscopio electrónico de transmisión se observa la fina lámina de grafeno. / Avanzare

Este empresario riojano acaba de ser nombrado presidente de la Alianza Española en Grafeno, cuyo objetivo es poner en contacto a los productores con los usuarios para que sepan bien lo que les están vendiendo. “Hay que ‘etiquetar’ cada material grafénico, indicando cómo lo has producido y sus características: ser transparente. El grafeno no tiene que ser un tema de marketing, sino una industria de verdad para aplicaciones técnicas”, subraya Gómez.

Los resultados de Polygraph indican que esa idea es posible y, al margen de los dos demostradores tecnológicos, varios de los socios están considerando el uso del grafeno en sus productos, aunque de momento ninguno haya fabricado un componente o dispositivo específico destinado a la venta.

Este proyecto ha contado con un presupuesto de 7,2 millones de euros (5 aportados por la Comisión Europea) y en él también han participado la Universidad de Padua (Italia), la compañía británica HMG paints, especializada en revestimientos; la francesa SAIREM con sus técnicas de fabricacion mediante microondas y The Institute of Occupational Medicine (Reino Unido), que se ha ocupado de las cuestiones sobre salud y seguridad asociadas a la producción de grafeno.

Polygraph es solo un ejemplo de la multitud de proyectos que apoya la iniciativa Graphene Flagship, lanzada por la Unión Europea en 2013 y dotada con un presupuesto de 1.000 millones de euros con el objetivo de sacar al grafeno de los laboratorios y llevar a la sociedad sus enormes aplicaciones.

Como dice Costas Galiotis, de la fundación griega Hellas, que ha actuado de anfitrión de la Graphene Week, “los avances tecnológicos que se prevén por el uso del grafeno y otros materiales 2D podrían tener un impacto en las tecnologías futuras de un alcance igual, o incluso superior, al de los logros en ciencia, cultura y técnica que aportó Atenas en el siglo V antes de Cristo”.

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