Materials Innovadors: de març 2014

Aquesta setmana parlarem sobre els nanotubs de carboni, un dels altres materials que està causant furor úlitmament per la seva elevada resistència i el fet de que pot tenir propietats similars a un teixit, és extremadament fàcil de fer-ne objectes o similars.

Per abordar aquest tema, hem decidit penjar tres videos que il·lustren el material en si, els perills que pot comportar (teòricament) i una de les seves possibles aplicacions, en forma d'un test bal·lístic. Estan tots en Angles, així que si no podeu entendre res, podeu engegar els subtítols automàtics en l'idioma de la vostra preferència.

Explicació general dels nanotubs

Perills dels Nanotubs

Els nanotubs de carboni estan vists com un fantastic material, tenen moltes caracteristiques que el fan així; és lleuger, fort, petit, amb una alta conductivitat i és molt versàtil. Cada vegada estan sent més utilitzats per la seves caracteristiques. Els més petits i lleugers es poden utilitzar per bateries d'alt rendiment com les bateries de plom-àcid amb vàlvula reguladora (VRLA) o les bateries GEL i AGM; i també s'utilitzen per fer pantalles tàctils.

Però es possible que un element com aquest no tingui cap error? Doncs, els cientifics han pogut comprobar que els nanotubs de carboni tenen un aspecte amagat, que la societat coneix menys. Els factors que fan perillós aquest material és perjudicial per a la nostra salut. Els riscos que ens presenta aquest material depén del tipus de nanotub de carboni, si porten un o més elements adicionals, com materials quimics en la seva superficie. El que més ens ha d'importar és on s'utilitza i com afecta (nosaltres podem respirar nanotubs de carboni). Els nanotubs de carboni poden ser tòxics, afectant greument la nostra salut.

Test Balístic contra Nanotubs

Test balístic amb bales de diferents mides contra una armadura el·laborada amb nanotubs de carboni.

Grafé

Historia

L'origen de les investigacions sobre el grafè sorgeixen de la investigació d’un altre al·lòtrop del carboni, el grafit. La raó és que es pot concebre el grafit com una sèrie de capes de grafè unides entre si gràcies a les forces de Van der Waals.

Històricament s’havia pensat que si es pogués separar una d’aquestes capes del grafit, el material resultant seria termodinàmicament inestable i fondria ràpidament. Nogensmenys, encara que no se n’hagués pogut obtenir experimentalment, diversos científics ja havien descrit l’enllaç químic i l’estructura d’aquest possible material i fins i tot se n’havia calculat l’estructura electrònica de bandes. També s’havien estudiat mostres de fines làmines de grafit, format per poques capes de grafè, i se n’havia obtingut imatges mitjançant microscòpics electrònics. El terme grafè va aparèixer per primera vegada el 1987per a descriure capes simples de grafit com un dels constituents de compostos d'intercalació de grafit (graphite intercalation compound, GICs). Es va fer servir en les primeres descripcions de nanotubs de carboni,com també en el grafè epitaxiali hidrocarburs aromàtics policíclics.

No va ser fins al 2004 que no es va poder aïllar una primera mostra de grafè. Andre Geim i Kostya Novoselov, de la Universitat de Manchester, aconseguiren extreure cristall d'una sola capa d'àtoms. Aquests dos investigadors varen obtenir el Premi Nobel de Física l’any 2010 "pels seus innovadors experiments sobre el material bidimensional grafè". Les primeres mostres d’aquest material es van obtenir fent servir cinta adhesiva. El mètode consistia a agafar làmines fines de grafit i anar enganxant i desenganxant successivament una cinta adhesiva fins a obtenir una única capa d’àtoms de carboni. Aquest procediment es coneix com exfoliació mecànica. A partir d’aquest moment s’han anat desenvolupant nous mètodes més sofisticats per l’obtenció d’aquest material, dels quals parlarem més endavant.

Propietats

El grafé és una sola capa d’àtoms de grafit , el seu conjunt és el Carboni.A partir del carboni s'aconsegueix el grafé . Aquest element és molt conegut ja que és la mina dels llapis. La mina del llapis està formada per capes d’àtoms.Aquest material sorgeix quan petitíssimes partícules de carboni s'agrupen de forma molt densa en làmines de dues dimensions molt fines (tenen la grandària d'un àtom), i en cel·les hexagonals.

El grafé s'obté a partir d'una substància molt abundant en la naturalesa, el grafit. Aquesta, forma part de la nostra vida quotidiana, ja que s'empra per fabricar molt variats objectes, des de la mina dels llapis fins a alguns maons.Hi ha moltes maneres d’extracció del grafé com :

- Exfoliació amb cinta adhesiva

- Deposició des de la fase vapor

- Exfoliació amb dissolvents

- Mitjançant descàrrega d'arc elèctric i generació de plasma

- Oxidació-Reducció

Una de les característiques més importants que té el grafé és que els seus elctrons es comporten com pratícules sense massa aixó significa que podem tenir una major movilitat i molt bones propietats electròniques en comparació amb qualseevol semiconductors convencionals.Una altre característica és la propietat òptica ja que es visible per a l’èsser humà , agafen el 2,2% de la lum. Una de les raons per la qual s’està commercialitzant més és perqué el grafit és 100 vegades més reistent que una làmina d’acer del mateix espesor.

Té una gran connectivitat tèrmica i elèctrica, reacciona molt bé químicament molt bé escalfant-se molt poc amb el pas d'electrons i encara que sembla mentida en la seva forma oxidada absorbeix residus radioactiu .

Usos

És evident que la primera cosa que la gent pensava que era sobre l'electrònica tradicional , en substitució de transistors , la qual cosa pot venir en un futur proper . No obstant això , estan centrant en els laboratoris en aplicacions que poden venir en els propers anys , tal vegada tres o cinc anys , i un és, per exemple , l'electrònica flexible . Així que podem integrar el grafé amb un plàstic per fer que els materials transparents i conductors que puguin substituir a les pantalles dels ordinadors portàtils , i així successivament.

També es pot usar per a la informàtica per desenvolupar ordinadors molt mes ràpids i menor consum elèctric que els actuals de silici i un disc dur pot emmagatzemar fins a mil vegades més informació.

encara que sembli mentida es pot fer blindatges com a armilles antibales cascos

Per exemple el grafé és extremadament flexible , no es trenca . si vostè pren una peça de silici i es flexiona ell, se li trenqués. El grafé mai es trencarà. De fet , en el plànol , el grafé és més fort que el diamant . Però encara així , manté les propietats electròniques i òptiques excepcionals al mateix temps. Així que és per això que és un material ideal per a l'electrònica flexible .

Webgrafia

http://www.infografeno.com/

http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/interviews/interview/1515//___possible__unsafe__site__a76c5ee6

http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/interviews/interview/1515/

http://www.thenakedscientists.com/HTML/content/interviews/interview/1515//___possible__unsafe__site__a76c5ee6

http://www.infografeno.com/aplicaciones-del-grafeno

http://www.graphenetracker.com/patents/