Al prodigioso material esperanza de la próxima generación de componentes electrónicos y motivo de Premio Nobel de Física le han alfombrado un camino nuevo para explorar. Científicos de la Universidad de Northwestern (en Illinois, Estados Unidos) han ideado un método para construir estructuras con grafeno, basándose en una conocida técnica que usan impresoras en millones de hogares y oficinas.
Una de las ambiciones respecto al grafeno es que sirva para acercarnos a los dispositivos flexibles. Modelos con estas características ya los hemos podido ver, sin ir más lejos de la mano de Samsung en el CES. Pero el nuevo material optimizaría costes y rendimiento. De ahí su importancia para la industria de los terminales móviles, la que más provecho podrá sacar a este tipo de estructuras en un principio.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Northwestern ha explorado la construcción de estructuras flexibles a partir de un nuevo método de tratamiento del grafeno. Han desarrollado una tinta basada en este material y han logrado utilizarla en impresoras de inyección para grabar modelos electrónicos sobre una superficie. Estas estructuras resultantes son muy flexibles y con una alta capacidad de conducción.
A estas alturas son de sobra conocidas las propiedades del grafeno como gran conductor de electricidad, material flexible y resistente. El profesor de materiales e ingeniería de la Universidad de Northwestern, Mark Hersam, confía en poder trasladar estas cualidades a través de la impresión 3D. “Creando una tinta basada en grafeno imprimible mediante impresoras de inyección tenemos un camino barato y escalable para explotar estas propiedades en tecnologías del mundo real”, explica.
Una técnica para hacer realidad el grafeno
Entre las técnicas desarrolladas para fijar el grafeno a una superficie, el reciente descubrimiento se presenta como la más eficaz. Puede parecer algo cotidiano, relacionado con las impresoras tradicionales que puede haber en una oficina o un hogar, pero el método de inyección se ha explorado con el fin de fabricar transistores y diversos componentes electrónicos, incluidos paneles solares.
Las ventajas de la técnica son que no es cara y que puede imprimir con facilidad en superficies diversas. Sin embargo, el procedimiento se complica cuando el material que usamos es grafeno. Hay que conservar la estructura física, en láminas de carbono, midiendo la cantidad exacta para así no cambiar las propiedades del compuesto. Sobrepasar el límite establecido puede tener como consecuencia que varias láminas de grafeno conformen grafito, ya que ambos tienen una estructura hexagonal, si bien el primero tiene el grosor de un solo átomo y el segundo de varios.
En los experimentos realizados por el equipo de Northwestern, los científicos tratan el grafeno previamente, produciéndolo de forma masiva sin que éste pierda conductividad. Utilizando etanol y etilcelulosa se exfolia el grafito a temperatura ambiente, dando como resultado las láminas de un átomo de grosor. Así se logra un polvo concentrado que se mezcla con un disolvente para dar lugar a la tinta.
Esta tinta es la materia prima que se introduce en una impresora de inyección para dar lugar a las estructuras dotadas de flexibilidad. La conductividad del material permanece intacta incluso al doblarlo en un ángulo más de generoso. Transferir con éxito las propiedades físicas del grafeno a estructuras artificiales (aunque estén compuestas de este material) supone allanar el camino a la llegada de dispositivos que se puedan doblar, girar sobre sí mismos o estirar.
Alternativas emergentes al grafeno
Si bien el grafeno se ha convertido en el prodigio científico recurrente del campo de la electrónica, empiezan a asomar la cabeza alternativas de propiedades francamente ventajosas para aplacar la impaciencia de algunos. El siliceno es una de ellas y su concepto está basado en el mismo principio que el anterior material. Es de corte bidimensional, formado por átomos de silicio puro y tiene una estructura también hexagonal.
Las semejanzas físicas son claras y también lo son algunas de las propiedades, como la resistencia. Su investigación aún está en los comienzos, pero se ha descubierto que podría tener una aplicación destacada en el uso de baterías. Podría dotarlas de una vida útil más larga, sin que sufrieran un desgaste progresivo como ocurre con las actuales. En todo caso todo pertenece al campo teórico, ya que la información se ha extraído de experimentos con nanoestructuras de silicio, no siliceno propiamente dicho.
La nanocelulosa cristalina es otro de los materiales que pretenden hacerle sombra al grafeno. De origen natural, es un biopolímero compuesto de moléculas de β-glucosa que abunda en la naturaleza en forma de biomasa. Entre sus propiedades se cuentan una gran resistencia, acompañada de un alto nivel de conducción eléctrica, siendo también extremadamente ligero. Por ahora las investigaciones están igualmente en fase embrionaria, pero se espera que pueda ser relevante para la industria farmacéutica y la electrónica.
