El grafeno y su aplicación en celulares y computadoras

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FORMULACIÓN DEL PROBLEMA

El grafeno y su aplicación en la producción de celulares y computadoras, ¿ventajoso o perjudicial?

Delimitación del tema de monografía

Área: Ciencia y Tecnología

Aspecto: Pantallas táctiles de celulares y computadores.

OBJETIVO GENERAL

- Conocer las propiedades físicas y químicas del grafeno, para determinar sus ventajas y desventajas en el ámbito tecnológico, tomando en cuenta el impacto ambiental y social que ocasiona.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

- Determinar los principales métodos de obtención del grafeno, para poder analizar la calidad y cantidad que cada uno de estos proporciona.

- Analizar el impacto ambiental del grafeno, para determinar sus ventajas y prejuicios frente a otros materiales.

- Explicar sobre el reemplazo del silicio por el grafeno en la producción de aparatos tecnológicos, determinando las ventajas y prejuicios en el ámbito económico y social.

CAPITULO II: MARCO TEORICO

- DESCUBRIMIENTO

En la evolución del pensamiento humano, a través de varios experimentos se ha logrado la obtención del conocimiento, lo que ha llevado a la invención y descubrimiento de elementos importantes para la electrónica y principalmente para la nanotecnología, siendo esta una carrera del futuro. En la actualidad como algo beneficioso aparece el grafeno.

GARCÍA, G., (2010), “En la escritura con lápiz se halla el principio fundamental para la obtención de un nuevo material con propiedades asombrosas; el grafeno. A seis años de su descubrimiento, Andre Geim y Konstantin Novoselov obtuvieron el Premio Nobel de Física 2010.” (Pág. 1)

Andre Geim y Konstantin Novoselow descubrieron el grafeno en el 2004, y desde el momento del descubrimiento del nanomaterial, se inició una investigación sobre diferentes técnicas para sintetizar el grafito para obtener capas de grafeno, pero después de seis años se obtuvo:

VÁZQUEZ, A., (2011), “La técnica, que consiste en poner un trozo de grafito entre dos capas de cinta adhesiva de celofán. Cuando se separan las cintas se queda pegado en cada una de ellas un fragmento más delgado de grafito. Repitiendo el proceso varias veces, al final se termina teniendo fragmentos de una sola capa atómica de espesor, que posteriormente, son transferidos a una superficie de óxido de silicio para medir sus propiedades electrónicas.” (Pág. 2)

Al descubrir dicha técnica, la cual dejo desconcertada a la gente, mencionando que después de años de estudio, se haya encontrando tan sencilla manera de obtener el grafeno, inicia el estudio de sus características y propiedades principales, llegando a la conclusión que este nanomaterial es de gran utilidad para la invención de diferentes aparatos electrónicos y para su utilización en distintas ramas de la ciencia y la tecnología.

- EL GRAFENO: ESTRUCTURA

Los nanocompuestos han despertado el interés de muchos científicos, esto se debe a su impresionante aumento en las características mecánicas y térmicas. A decir de MARTÍNEZ G. y SALAVAGIONE H., quienes mencionan: “Los nanocompuestos poliméricos son materiales que se caracterizan por la dispersión homogénea de partículas de dimensiones nanométricas (menores de 100 nm) dentro de una matriz polimérica”. (Pág. 1). Estos importantes materiales presentan un tamaño extremadamente pequeño, pero poseen grandes propiedades, las cuales despiertan el interés de muchos, tal como ocurre con el grafeno.

La palabra grafeno proviene de grafito, ya que se realiza un intercambio del sufijo “ito” por “eno”, debido al doble enlace que este material presenta.

El grafeno es una forma alotrópica del carbono, es decir, uno de los modos en los cuales se organizan los átomos. Es un material nanométrico, bidimensional, que tienen la apariencia de una laminar plana, con pequeñas ondulaciones, cuyo espesor es de un átomo (0.1nm). Este es semejante a una capa de panal de abejas, debido a su configuración atómica hexagonal.

[pic 1] [pic 2] [pic 3]

El carbono presenta cuatro átomos que son capaces de enlazarse entre sí, debido a esto el grafeno puede formar una estructura laminar hexagonal. La estructura del grafeno según VAZQUEZ A., es:

“El grafeno es una red hexagonal en forma de panal de abeja donde los orbitales híbridos de los átomos de carbono estañen una configuración sp2. Tres de los orbitales resultantes están en el plano de los átomos y participan en el enlace covalente entre cada átomo de carbono y tres vecinos. El cuarto electrón se encuentra distribuido por encima y por debajo del plano del grafeno” (Pág. 2).

El grafeno está compuesto de carbono, por ello tres átomos se enlazan, mientras que el cuarto queda libre en la parte superior e inferior, logrando así una apariencia hexagonal. Los enlaces son covalentes y forman un ángulo de 120°.

- Propiedades

El grafeno posee propiedades increíbles, a causa de esto se lo considera uno de los materiales más prometedores de la actualidad.

Las propiedades más destacadas son:

- Tiene el espesor de un átomo de carbono.

- Es impermeable, ya que posee poros nanométricos que impiden el paso de sustancias, excepto del agua.

- Tiene gran elasticidad, se expande en un 10%, logrando volver a su forma original, lo cual permite que los aparatos electrónicos puedan ser enrollados y transportados con gran facilidad sin dañar sus capacidades.

- Es casi imposible rayarlo, tiene una dureza que sobrepasa a la del diamante.

- Es más fuerte que el acero, lo cual permite doblarlo sin que se llegue a romper, además soporta grandes pesos.

- Es demasiado ligero, ya que en apenas un metro cuadrado pesa 0,77mg.

- Es casi totalmente transparente.

- Su punto de fusión es superior a los 3000°C.

- Tiene un efecto Joule muy reducido. Esto quiere decir que los electrones no trasmiten