14/01/2019 - Avances para la fabricación en serie de grafeno

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Tradicionalmente, el grafeno se produce a través el procesamiento del grafito o metodologías de deposición química en fase de vapor (CVD, por sus siglas en inglés), cada una de las cuales confiere diferentes propiedades y calidades a los materiales. Aunque la CVD es un método escalable, solo produce monocapas de grafeno de alta calidad adecuadas para su uso en semiconductores.

Un equipo de investigación, dirigido por el doctor Alex Jouvray de Aixtron Ltd en el Reino Unido, trabaja en la fabricación en serie de grafeno para aplicaciones comerciales. La idea es aumentar a escala industrial los procesos de fabricación de CVD y grafeno en obleas de forma rentable, al tiempo que se mantiene la consistencia y una alta calidad. «Nuestra meta es establecer una cadena de suministro de grafeno a nivel industrial en Europa que pueda respaldar las diversas aplicaciones de este material», explica el doctor Jouvray. Los socios del paquete de trabajo incluyen un fabricante de equipos industriales (Aixtron Ltd), productores comerciales de grafeno (Avanzare Innovación Tecnológica S.L., Graphenea SA y Grupo Antolín-Ingeniería SA) y usuarios finales del grafeno como Airbus Operations SL y Aernnova.

Metodologías de producción

Los métodos de procesamiento del grafeno como la exfoliación, la sonicación y el tratamiento con plasma fragmentan el grafito de manera controlada, lo que resulta en la obtención de escamas de grafeno. La exfoliación permite producir escamas de grafeno de muy alta calidad, pero no es un método escalable a nivel industrial. Por otro lado, el tratamiento con plasma y la sonicación permiten producir grandes cantidades de óxido de grafeno, óxido de grafeno reducido y nanoplaquetas de grafeno que sirven como aditivos para plásticos, pueden incorporarse en polímeros reforzados con vidrio o en hormigón para conferir resistencia y conductividad térmica. Además, estos materiales relacionados con el grafeno son adecuados para recubrimientos y aplicaciones de impresión.

Los investigadores han desarrollado satisfactoriamente una metodología para la deposición a gran escala de grafeno sobre láminas, junto con una tecnología de recubrimiento que transfiere grafeno de alta calidad sobre sustratos de gran superficie. Asimismo, Avanzare Innovación Tecnológica S.L. ha aumentado la producción de grafeno a toneladas por año, lo que le permite ejercer como proveedor para otros socios de Graphene Flagship.

Nuevos productos basados en el grafeno

Aparte de los sistemas de producción y deposición de grafeno, también se ha dedicado un esfuerzo considerable a la calificación de productos basados en el grafeno en un entorno real. En este contexto, se han comercializado toda una serie de productos que contienen grafeno, como raquetas de tenis, tapizados interiores para los techos de automóviles, así como una amplia gama de materiales relacionados con el grafeno. El paquete de trabajo de Producción se centra específicamente a las industrias automotriz, aeroespacial y optoelectrónica.

Mediante la adición de grafeno a un material compuesto con polímeros, los investigadores han logrado desarrollar un plástico retardante de llama para su aplicación potencial en las industrias automotriz y de la construcción. La incorporación de estos materiales inteligentes junto con sistemas eficientes de detección de incendios puede, sin duda, mejorar la seguridad de los edificios. Al mismo tiempo, dado el problema acuciante de los incendios de vehículos de carretera, los materiales ignífugos contribuirán a mejorar la seguridad vial.

El desarrollo de estructuras reforzadas con grafeno para aplicaciones aeroespaciales también tiene una gran importancia, ya que el grafeno confiere mejores propiedades mecánicas y una mayor conductividad a los materiales compuestos. Ingenieros y científicos de Airbus Operations, Aernnova y Grupo Antolín-Ingeniería SA han desarrollado un prototipo de componente para aeronaves utilizando materiales compuestos basados en el grafeno que proporciona protección contra rayos con un peso reducido.

Hasta hace poco, el uso del grafeno estaba circunscrito en gran medida al ámbito científico. «En el paquete de trabajo de Producción, el desarrollo del grafeno es impulsado en su totalidad por la industria, y los productores de materiales y equipos tienen que cumplir estrictos protocolos de producción y control de calidad», señala el doctor Jouvray.

El grafeno se está posicionando rápidamente como el material del siglo XXI, por lo que la industria tiene que mantener el ritmo con los procesos de producción. El doctor Jouvray cree que Graphene Flagship «creará un ecosistema impulsado por la industria para el grafeno y sus productos relacionados, que ampliará sus aplicaciones potenciales».

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