Cómo hacer papel de grafeno

Las fibras de carbono se desarrollaron en la década de 1950 y desde entonces han ayudado a revolucionar el diseño, la fabricación y el rendimiento de todo, desde yates y aviones hasta automóviles y bicicletas.

Ahora, 60 años después, parece que un nuevo material tendrá un impacto similar: el papel de grafeno.

Por el momento, solo es posible hacer grafeno en pequeños fragmentos. Entonces, el truco para escalarlo es encontrar formas de apilar estas hojas y unirlas para hacer algo más grande. El problema es que nadie ha logrado aún esta hazaña.

Hoy, Yilun Liu y sus amigos de la Universidad de Tsinghua en Beijing, calculan desde los primeros principios cómo podría ser ese material.

El truco para hacer que el papel de grafeno sea fuerte es encontrar formas de unir pequeñas hojas de grafeno de extremo a extremo para hacer una hoja más grande, pero también unir capas mediante enlaces entre ellas. Muchos materiales biológicos utilizan el mismo truco para aumentar su resistencia, materiales como hueso, dientes y nácar.

Por supuesto, estos materiales son tan fuertes como su eslabón más débil. Entonces, Yilun y compañía han calculado qué tipo de fuerza podemos esperar del papel de grafeno.

Su respuesta es que depende de los tipos de enlaces cruzados, su fuerza, número y si se reforman rápidamente después de romperse como lo hacen los grupos epoxi e hidroxilo.

Este enfoque permite a los ingenieros diseñar el material en consecuencia. De hecho, el nuevo modelo también se puede utilizar para diseñar otros papeles, por lo que es posible mejorar las propiedades de todo tipo de hojas delgadas en capas.

El modelo de Yilun y compañía hace una serie de predicciones interesantes. Por ejemplo, dice que los enlaces entre las capas de grafeno aumentarán la distancia entre ellas, reduciendo así la densidad a aproximadamente la mitad que la del grafito. Entonces, el papel de grafeno no solo será fuerte sino también muy liviano.

Todo lo que necesita ahora es alguien que siga adelante y cree una hoja de estas cosas. Y si algún día se puede fabricar de manera económica y lo suficientemente fácil, lo veremos en todas partes, tanto dentro como fuera de nuestros cuerpos.

Ref: arxiv.org/abs/1105.0138 : Propiedades mecánicas de los papeles de grafeno

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