El grafeno: el material del futuro automotriz

El hombre ha evolucionado desde el uso de piedras como el sílex, metales forjados, aceros, plásticos y materiales sintéticos para diferentes aplicaciones industriales hacia nuevos materiales.

La industria en general necesita de materiales fuertes, con propiedades mecánicas específicas, más livianos, baratos y fáciles de trabajar,  que permitan construir las necesidades de todas las industrias.

El grafeno es un material muy interesante que tiene propiedades únicas. Vamos a mostrar lo más importante:qué es, cuáles son sus propiedades, usos y aplicación en la industria automotriz.

¿Qué es el grafeno?

El grafeno es una sustancia formada por carbono puro, con átomos dispuestos en patrón regular hexagonal, similar al grafito, pero en una hoja de un átomo de bajo espesor. Es muy ligero, una lámina de 1 milímetro cuadrado pesa tan solo 0.77 miligramos.

Se considera 200 veces más fuerte que el acero, su densidad es aproximadamente la misma que la de la fibra de carbono, y es casi 5 veces más ligero que el acero.

El nombre proviene de intercambio (en el vocablo grafito) de sufijos: ``it´´ por ``en´´: propio de los carbonos con enlaces dobles. En realidad, la estructura del grafito puede considerarse una pila de gran cantidad de láminas de grafeno superpuestas. Es el componente estructural básico de todos los demás elementos grafíticos, incluidos el propio grafito y los nanotubos de carbono (a estos nanotubos se les ha descrito como ``hojas de grafeno enrolladas sobre sí mismas´´).

Propiedades del grafeno

Algunas de sus propiedades más importantes son: dureza, flexibilidad y elasticidad, es incoloro, tiene conductividad térmica y eléctrica alta, entre otras. Se utiliza en diferentes aplicaciones, en la actualidad se encuentra: en los cables de alta velocidad, superbaterías, pantallas táctiles flexibles, audífonos y altavoces profesionales, cámaras fotográficas mil veces más sensibles,etc.

Como se obtiene el grafeno

Analizando las propiedades, usos y cualidades la pregunta sería: Por qué no se emplea para todo lo que usamos en la vida diaria.

La respuesta es similar a la de cualquier elemento de grandes características. El mineral debe ser de alta calidad. El método tradicional para obtener el grafeno es el de deshojar con cinta adhesiva el grafito. De esta forma resulta insuficiente la cantidad que se puede producir, por tanto no aplica para un uso industrial.

Existen otros métodos para su obtención que incrementan la cantidad producida pero no consiguen un producto con la calidad suficiente.

Actualmente, se comercializa el grafeno bajo dos formas: En lámina y en polvo.

Grafeno en lámina: es de alta calidad y se emplea en campos como la electrónica, la informática o incluso la aeronáutica, donde se requiere un material muy resistente. Su producción es actualmente muy costosa.

Grafeno en polvo: se usa en aquellos ámbitos que no requieren de un material de alta calidad. Su proceso de obtención es más barato y permite una mayor producción del producto, pero renunciando a parte de sus propiedades.

Aplicación automotriz

El grafeno tiene propiedades innumerables con beneficios que no tienen todos los materiales. En un bajo porcentaje puede convertir el plástico en un conductor de electricidad, es 200 veces más fuerte que el acero, tiene una mayor conductividad eléctrica que el cobre, es más duro que el diamante, puede sustituir el silicio en la electrónica y es flexible como el caucho.

Batería de grafeno

Se ha utilizado para almacenar energía eléctrica; las baterías de grafeno tienen una eficiencia de 600WH/kg, mientras que  las de litio están entre 140 y 160 WH/kg.

Recientemente la Universidad de Córdova en combinación con otras dos empresas, han desarrollado una batería de grafeno automotriz que ofrece una autonomía de 1 000 km. El desarrollo cuenta con una densidad energética mayor que la tecnología actual de ion-litio, con lo que el peso deja de ser un problema.

La densidad energética de la batería de grafeno gira en torno a los 600 Wh/kg, mientras que una de litio se mueve entre los 140 y los 160 Wh/kg. Siguiendo la comparación con la tecnología de ion-litio, la Compañía Spania GTA anunció, también recientemente, la salida al mercado de su nuevo vehículo deportivo Spano que contenía grafeno.

La vida útil de la nueva batería será el doble, mientras que el precio de las celdas basadas en polímero de grafeno es un 77 % menor. Además, posee un mejor comportamiento al estrés durante la recarga para poder trabajar con menores tiempos de carga. Esto pasa a ser una interesante alternativa para los fabricantes de automóviles eléctricos.

Por otra parte la Compañía Californiana Tesla Motors, con su vehículo eléctrico Tesla Model S, anunciaba desde el pasado año la introducción de ánodos de grafeno en sus baterías, lo que permitiría igualmente extender la autonomía de su auto de los 500 km,  hasta los 800 km.

Sin dudas, las baterías realizadas con celdas de polímero de grafeno aportarán al sector del automóvil grandes ventajas y las aplicaciones de este novedoso material significarán un salto para industrias como la aeronáutica, la automoción, la computación o el suministro de energía, mejorando la eficiencia y ofreciendo posibilidades que, hasta ahora, tan solo podían ser imaginadas.

Pintura automotriz

El grafeno en la industria automotriz podría traer grandes cambios, quien no desearía un auto que pueda cambiar de color cada vez que lo desee, tocando tan solo un botón. Debido a su dureza mayor que la del diamante, todo su exterior puede ser fabricado en grafeno y gracias a su conductividad y el uso de la electrónica, ya no será necesario pintar, solo al obturar un botón obtendremos el cambio de color, lo mismo sucedería con una abolladura o raspón, que se repara solo.

Hoy en día existen pinturas de aplicación automotriz con base de grafeno que soportan condiciones climáticas adversas. El estudio y los avances que se consigan con grafeno serán de gran utilidad para muchos sectores, algunos hasta se atreven a pensar que es el material del futuro.