Es fuerte, es flexible, ya está aquí. Después de una extensa investigación en el laboratorio, los primeros productos basados en grafeno están comenzando a aparecer en el mundo de los teléfonos inteligentes, baterías, transistores, equipos deportivos, realidad virtual e incluso superdeportivos. Según algunas personas, este material fue “traído” a la Tierra por extraterrestres hace muchos miles de años.
Sí, suena un poco inverosímil, pero un material tan delgado, fuerte, superconductor y, en general, impresionantemente completo, ciertamente merece tal teoría. Han pasado más de 60 años desde que los científicos y varios gigantes de la fabricación comenzaron a investigar el grafeno; sin embargo, solo ahora está comenzando a desarrollarse por completo para revolucionar las muchas cosas que usamos todos los días.
Sensores de cámara 3D
Si estaba interesado en las propiedades y aplicaciones del grafeno, probablemente haya escuchado que las cámaras hechas con grafeno son 100 veces más sensibles a la luz que las que existen ahora.
Hasta ahora esto no se ha convertido en una realidad, pero hay éxitos en esta área; tomemos, por ejemplo, un experimento en la Universidad de Michigan, durante el cual se creó una cámara que usa varios sensores de grafeno translúcido para crear un modelo 3D del entorno, como resultado de lo cual ya es posible seleccionar un punto de enfoque. después de tomar la foto (se pudo encontrar algo similar en el teléfono inteligente HTC One M8, pero requirió dos cámaras, y el resultado no fue tan impresionante). El grafeno hace posible producir cámaras relativamente fáciles y asequibles que son una alternativa a los costosos dispositivos de Lytro. Las matrices de grafeno se diferencian en que usan solo unas pocas capas del sensor: las cámaras de Lytro para el mismo efecto requieren una matriz de cientos de miles de microlentes para crear la misma imagen volumétrica.
Baterías que se cargan en un minuto
Al buscar en Google información sobre baterías basadas en grafeno y, literalmente, en cinco minutos, encontrará una cantidad increíble de datos sobre el desarrollo de las baterías de grafeno. Las últimas noticias de este tipo provienen de la empresa china Dongxu Optoelectronics, que ha lanzado un producto real: una batería externa de 4800 mAh que lo ayudará a no preocuparse por los dispositivos descargados repentinamente durante las vacaciones. La característica principal del dispositivo es su carga completa en 15 minutos, que es tres veces menos que los teléfonos inteligentes modernos con función de carga rápida y una capacidad de batería significativamente menor.
También está el cargador Zap & Go, que utiliza tecnología que en última instancia podría reemplazar las baterías de iones de litio y cargar nuestros teléfonos increíblemente rápido. “Puede llenar hasta la mitad de su capacidad en solo cinco minutos”. – dice Quentin Lemarie, miembro del proyecto Zap & Go. Uno de los mayores desafíos en la industria de la tecnología en este momento es encontrar reemplazos para las baterías de iones de litio que se usan en todas partes hoy en día, desde teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos. Algunos de los experimentos más prometedores están utilizando una combinación de grafeno y silicio para reemplazar los diseños de iones de litio.
Un artículo sobre una batería de este tipo se publicó en la revista británica Nature en marzo de 2016. Dice que una batería de este tipo después de 1000 ciclos de recarga retuvo el doble de capacidad que su contraparte de iones de litio. En comparación con los motores de gasolina, esta no es una ventaja muy significativa, pero esta solución podría agregar al menos unos 250-350 kilómetros a la autonomía del automóvil eléctrico.
La base de los futuros sistemas informáticos.
Uno de los usos más prometedores del grafeno, y también el menos estudiado, es usar el grafeno como reemplazo del silicio en los chips de computadora. IBM y Intel dejaron de usar grafeno para sus futuros chips en 2011, pero esto no se detuvo IBM en 2014 invirtiendo $ 3 millones en investigación de materiales (incluido el grafeno ) capaz de reemplazar el silicio.
Quizás el grafeno sea el material milagroso que necesitamos, pero su principal problema es que el grafeno no es un semiconductor natural y, por lo tanto, no puede ser una solución universal, sino solo una parte de él. A su vez, el problema de los procesadores de silicio modernos es la miniaturización cada vez menor del proceso técnico, una mejora fundamental en la eficiencia del procesador. A modo de comparación: el primer procesador Pentium de principios de la década de 1990 tenía transistores de 800 nm, y en 2006 Intel cambió a conjuntos de chips con transistores de 65 nm. Los procesadores Skylake de hoy se fabrican utilizando una tecnología de proceso de 14 nm. Cuanto más cerca de cero esté esta cifra, menos potencial queda en el silicio.
El desafío que enfrentan los ingenieros es lograr la mayor eficiencia energética posible, como resultado de lo cual se generará menos calor, lo que requerirá un sistema de enfriamiento menos potente, que finalmente aumentará las frecuencias, reduciendo el tiempo de renderizado de ciertas operaciones. Sí, todavía estamos muy lejos de la producción en masa de procesadores de grafeno, pero la gente nunca debería descartarlos.
Los altavoces más pequeños del mundo
Los altavoces de audio convencionales son dispositivos relativamente simples, utilizan elementos mecánicos que se mueven hacia adelante y hacia atrás muy rápidamente para atrapar el aire y así crear ondas de sonido. El principio de funcionamiento de la acústica basada en grafeno es reemplazar las membranas con aerogel, debido al cual aparece el sonido, y cuanto más denso es este gel, más potente se puede extraer del altavoz. Por el momento, estos dispositivos existen solo como desarrollos de laboratorio, pero ya es obvio que se pueden reducir a un tamaño adecuado para su uso en dispositivos móviles.
Agua ecológica
El grafeno también puede ayudarnos a purificar el agua, el suelo y el aire. Una de esas soluciones es el Grafysorber de Directa Plus. Es un superabsorbente ideal para derrames de petróleo. Según los desarrolladores, “un gramo de Grafysorber es capaz de absorber hasta 90 gramos de aceite”. Gracias a este producto, el agua se puede purificar incluso hasta un nivel seguro para beber. “Normalmente, debe utilizar procesos biológicos o químicos para purificar el agua, pero Grafysorber no contiene ningún producto químico”. – agregan los creadores
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Guantes manipuladores
No es ningún secreto que la realidad virtual en su estado actual carece de la autenticidad de las sensaciones. Para marcar la diferencia, la industria de la realidad virtual necesita controladores revolucionarios completamente nuevos. Gracias al grafeno, tenemos la oportunidad de obtener guantes ultrasensibles que son sensibles a los más pequeños movimientos y cambios de temperatura. “Los chips de grafeno están impresos en capas muy delgadas y son muy sensibles a la deformación”, dijo el Dr. Darryl Cotton, científico investigador principal del Centro de Investigación de Nokia en Cambridge. “También agregamos un sensor de temperatura al diseño de óxido de grafeno reducido”.
El resultado final del trabajo del equipo de Cambridge es un guante, repleto de múltiples indicadores y LED para indicar todos los cambios en el estado del guante. Todos los componentes eléctricos del manipulador son tan pequeños que el dispositivo resultante se puede utilizar en realidad virtual para controlar los movimientos de los pequeños dedos.
Electrónica usable
La electrónica microscópica impresa y el Internet de las cosas se encuentran entre las principales tendencias en el futuro cercano, y el grafeno puede acelerar significativamente el progreso en esta dirección. Hay muchas formas de usar el grafeno en la electrónica imprimible: en primer lugar, vale la pena considerar la opción de pulseras gratuitas con chips de grafeno impresos, que ayudan a rastrear la cantidad de personas que esperan sus vuelos en los aeropuertos y el tráfico de pasajeros en el metro para mejorar la seguridad en estos lugares. También puede, por ejemplo, utilizar pegatinas con chips en las tiendas para obtener información rápidamente sobre la disponibilidad de un producto en particular.
