En 2004, dous investigadores lograron reducir o grafito a unha finísima capa dun nanómetro de grosor. A súa creación, chamada grafeno, tiña propiedades tan estrañas que moitos falaron dunha revolución nos laboratorios.
Dende entón, a industria espera cos brazos abertos as aplicacións do material do futuro. Tanto é así que Europa puxo en marcha o enorme proxecto Graphene Flagship, un ‘buque insignia’ con máis de 150 centros de investigación, empresas e un presuposto de 1000 millóns de euros para sacalo dos laboratorios ao escaparate comercial.
O grafeno xa chegou ao mercado pero, de momento, non con aplicacións revolucionarias. Estas, como diría o premio Nobel de Física e ‘pai’ do material Andre Geim, son máis ben “evolucionarias”. A empresa zaragozana Graphene Tech é un bo exemplo diso.
Graphene Tech naceu en 2010, despois de que Geim gañase o seu Nobel, froito dunha colaboración co CSIC e o Instituto de nanociencia de Aragón. Todo comezou cun reactor do tamaño dunha lata de refresco, capaz de xerar uns tres gramos de grafeno ao día. Hoxe fabrican unha tonelada deste material e tamén desenvolven produtos que van dende polímeros aditivados con grafeno a biosensores. A compañía aragonesa forma parte da gran flagship europea.
Menos é máis
Os comezos non foron doados. “Optamos pola microexfoliación mecánica do grafito, un sistema de produción polo que ninguén apostaba entón. Dicíannos que estabamos tolos”, recorda o director de operacións da empresa, José Antonio Peláez. Pero lográrono: primeiro 3 gramos, logo 300. Máis tarde, 1 quilogramo.
“Unha vez fomos capaces de producir grafeno, decatámonos de que as compañías non sabían como utilizalo”, explica Peláez, enxeñeiro electrónico de formación. Ao principio, empresas e produtores cometeron o erro de pensar que canto máis grafeno engadisen, mellores serían os resultados. “En grafeno, menos é máis”.
A esta conclusión chegaron non sen algún susto. “Como o grafeno é bo en lubricación, colaboramos co equipo español de esquí e desenvolvemos unha cera para que esvarasen mellor pola pista”, di Peláez. “Aditivamos con porcentaxes moi altas e melloraron os tempos… pero demasiado, ¡baixaban lanzados! “.
A idea inicial de Graphene Tech era ser produtores e subministradores de grafeno a grande escala, pero decatáronse de que axudarían máis aos seus clientes se tamén desenvolvían aplicacións finais. “Miramos que aplicacións eran máis inmediatas para o mercado, aínda que non fosen bonitas”.
Hoxe producen grafeno en po como materia prima, pero tamén produtos que o utilizan. Estes poden agruparse en tres familias, segundo a súa aplicación: almacenamento enerxético (baterías e supercapacitadores); aditivación de polímeros, lubricantes e graxas; e recubrimentos e tintas con propiedades condutivas ou térmicas.
Polímeros ‘dopados’ con grafeno
A porcentaxe de carbono, número de capas e área específica determina as propiedades do grafeno e, polo tanto, as súas aplicacións. Graphene Tech colle algúns dos polímeros máis utilizados, como polietileno, poliestireno e PET, e engádelles po de grafeno para mellorar as súas propiedades. A lista de aplicacións vai dende a industria aeroespacial e do automóbil á impresión 3D.
Peláez insiste na filosofía de “menos é máis” que aprenderon cos esquiadores. Por exemplo, para mellorar as propiedades mecánicas dos polímeros nun 45% abonda engadir entre un 0,5 e 1% de grafeno. En total producen unhas 5 toneladas ao día destes compostos aditivados.
Outra opción é dotar a estes polímeros de condutividade eléctrica ou facelos capaces de disipar a calor. Neste caso, engádese un 10% de grafeno. Pero non se pode ter todo na vida: entón as propiedades mecánicas decaen.
Avanzare é unha empresa rioxana que, xunto a Graphene Tech e Graphenea, compón o ‘tridente’ nacional de produción de grafeno e desenvolvemento de aplicacións. O seu CEO, Julio Gómez, asegura que o principal uso masivo “rendible” a día de hoxe se atopa nestes materiais compostos “sobre todo de resina con fibra” que se usan en mercados como o aeronáutico, o transporte de vehículos, os aeroxeradores e a industria química.
Electrónica flexible
Gómez explica que hai máis aplicacións interesantes hoxe en día: pinturas, tintas condutivas e, sobre todo, téxtiles. “O grafeno vai ser clave no desenvolvemento de tecidos intelixentes e microsensores”. Tamén menciona aplicacións “moi de nicho” en deportes, como zapatillas, que “usan unha cantidade mínima” e representan “un 2%” do total. “Unha única aplicación en materiais composto equivale a que todas as raquetas de tenis se fixesen con grafeno durante cinco anos”, engade.
Graphene Tech tamén desenvolve tintas condutivas. Teñen pequenas porcentaxes de grafeno e pódense usar para serigrafía, ocogravado, etiquetaxe e ófset. “O Seu uso está enfocado a electrónica flexible”, di Peláez. Por exemplo, biosensores que determinan tipos de proteínas, glicosa en sangue e outros marcadores. “Os diabéticos usan unhas etiquetas de usar e tirar, e a parte de carbono onde se coloca a gota de sangue é tinta de grafeno a que se utiliza agora”.
A empresa traballa hoxe con varias empresas en aplicar estas tintas condutivas en wearables. Peláez pon un par de exemplos, como unha garantía deportiva cuxa temperatura se pode controlar cunha app: “Imprimimos resistencias na parte lumbar para que alcance entre 30 e 65º C”. Tamén unha chaqueta para running cuxa manga ten sete sensores impresos que permiten controlar por Bluetooth a música do móbil e contestar chamadas.
De forma similar, colaboran cunha empresa coreana para desenvolver unha batería de ión litio que sexa flexible. “Levamos un ano e xa temos as primeiras pilas de botón, cuxa capacidade mellora un 50% e a súa durabilidade un 35%. A idea é chegar a unha que sexa como a dun móbil”.
Mercadotecnia vs. secretismo
“Para moitas compañías coas que traballamos, o grafeno non é unha cuestión de mercadotecnia”, comenta Peláez. “Parece que cando se lanza un produto ao mercado ten que facer ruído e todo o mundo ten que ver que se utiliza, pero a estas empresas o grafeno como ferramenta de mercadotecnia non as vai facer vender máis”.
De feito, o enxeñeiro asegura que as empresas prefiren non desvelar o segredo. “Cando dá resultados competitivos e poden dar un golpe no mercado, as compañías non queren dicir que o seu produto leva grafeno, gárdanse a arma”.
Gómez considera que a diferenza entre unha aplicación froito da mercadotecnia e unha masiva é que esta última nunca o contará: “Que poña na etiqueta grafeno é mercadotecnia. Se a túa raqueta de tenis é tan boa porque leva grafeno, ¿para que o vas publicitar? O material composto non se vende porque leve grafeno, senón porque é mellor que o que non o leva”.
Moitos dos produtos desenvolvidos son para uso empresarial interno. Peláez cita unha empresa de pinturas que transporta substancias químicas: “Teñen que pintar os recipientes de transporte cada dous enchidos porque son compostos moi agresivos. Desenvolvemos unha pintura con grafeno que soporta mellor a corrosión e para eles é máis que satisfactorio, pero non a comercializan”.
A situación chama a atención por ser oposta á mercadotecnia que adoita rodear a este material. “Atopamos intrusismo que nos prexudicou moito. Usaron o tirón do grafeno para vender máis. Nós sabemos que non o usan, por iso non forman parte da iniciativa Graphene Flagship”.
Nin colchóns nin próteses dentais
Os colchóns de grafeno son, segundo Peláez, “a maior estafa da historia”. Asegura que investigaron o tema e que os resultados obtidos “non valían para nada”. A explicación é que, ao inxectar o material nunha escuma que se expande, a porcentaxe redúcese moitísimo, cando o obxectivo é que as láminas interactúen unhas con outras. “Buscamos disipación de calor pero os resultados eran os mesmos con que sen”, asegura.
Algo similar acontece coas pinturas e as pezas dentais, que comparten o mesmo problema. “O grafeno en po é negro”, di Peláez. “Un lubricante cun 0,05% de grafeno xa é completamente negro”. Iso constitúe un problema nuns produtos que, sobre todo no caso dos dentes, deben ser brancos. “As próteses dentais rompen aos tres meses porque a aditivación é con carbonato cálcico”.
“Interesa dicir que leva grafeno porque vende”, comenta Peláez en relación con estas empresas que, en ocasións, nin sequera utilizan o material. “Outros úsano e calan porque é un produto estratéxico que os diferenza da competencia”.
Peláez conta que este ano levaron varios dos seus produtos ao Mobile World Congress de Barcelona, e que a xente se estrañaba de que se comercializasen. “Esperan o ascensor á Lúa, que é unha barbaridade, e desenvolvementos como a nova xeración de procesadores e transistores. Iso vai tardar”, asegura. “Anunciáronse cousas que ninguén cría; o grafeno como todo material necesita o seu tempo, pero xa se empezan a ver aplicacións industriais”, engade Gómez.
(Fonte: SINC)