Condensadores de grafeno y papel

Del grafeno ya hemos hablado en varias ocasiones en las páginas científicas de HispaLibertas, por la sencilla razón de que es un material que, gracias a sus propiedades conductivas, va a significar una revolución en microelectrónica y en microdispositivos. El avance de laboratorio que describiremos ahora consiste en una aplicación práctica absolutamente necesaria para todos los equipos electrónicos: la energía.

Dando por supuesto que se pudiera crear un circuito con grafeno para su uso en computadoras, es imprescindible alimentarlo eléctricamente, y además es preciso que la batería o elemento de alimentación sea de un tamaño comparable al del circuito alimentado, ya que de lo contrario lo ganado con un tamaño menor y menor peso de circuitería se perdería a causa de una batería o de un alimentador de tamaño normal, proporcionalmente mucho más grande que el circuito mismo.

El nanotubo, por sus propias características, puede cargarse con electrones que quedan retenidos en su estructura atómica, como un condensador de campo normal y corriente. Estos electrones pueden luego liberarse si al nanotubo se le conecta eléctricamente una impedancia. Con esta propiedad tenemos la base que permite que un nanotubo almacene energía sin intervención de ningún compuesto ni reacción química.

En esta línea está trabajando un grupo de investigadores de la Universidad de Stanford. Crearon en primer lugar una solución (ellos prefieren llamarla tinta porque puede pintarse con ella el sustrato usado) formada por nanotubos de carbono conectados eléctricamente entre sí.

El equipo de trabajo, del que ha hecho de portavoz Yi Cui (incluye vídeo; Cui es uno de los firmantes del artículo publicado el pasado mes acerca de esta aplicación), ha logrado que la tinta de nanotubos de carbono conectados entre sí pueda almacenar carga eléctrica y pueda liberarla, permitiendo de este modo la alimentación de un dispositivo electrónico.

El sustrato inicialmente usado para depositar el condensador de grafeno fue el plástico, pero posteriormente descubrieron empíricamente que el papel, gracias a sus propiedades de rugosidad y granulosidad, es mucho más eficiente porque permite un mejor agarre del material. También descubrieron que el papel permitía que el condensador se doblara o se retorciera sin que los nanotubos se desprendieran, y sin que la tinta perdiera la capacidad de almacenar y de conducir carga eléctrica. Incluso sumergido en disoluciones ácidas (siempre que éstas no ataquen el papel), el material del condensador se mantiene adherido al sustrato en condiciones funcionales.

Esta posibilidad abre las puertas a un mayor ahorro de espacio, y también a otras aplicaciones. Hay que tener en cuenta que los nanotubos no son unidimensionales, aunque en la práctica, dado su espesor, es como si lo fueran. Por tanto si el condensador de grafeno puede enrollarse sobre sí mismo manteniendo entre las paredes una separación mínima, de tal manera que la longitud del sustrato aumente varios órdenes de magnitud en relación al volumen ocupado por todo el dispositivo, obtendríamos baterías ligeras en peso y poco volumen, y libres de reactivos químicos. Este tipo de baterías tiene un uso potencial que va más allá de la alimentación de microcircuitos. Podrían usarse para alimentar teléfonos móviles, por ejemplo, sin limitar el peso y dimensiones de los terminales. Otras aplicaciones que vayan más allá, como, por ejemplo, baterías para coches, o grandes baterías para almacenar electricidad a escala industrial, están ahora mismo demasiado lejos para esta técnica.

Otras ventajas que se han señalado para estos condensadores de papel y grafeno son una menor resistencia interna, y por tanto, una mayor velocidad en el flujo de electrones (comparando con los materiales de otras baterías ya comercializadas), y una vida útil de unos 40.000 ciclos de recarga, suficientes para hacer de estos condensadores elementos útiles para aparatos electrónicos portátiles.

1 comentario

1. José Manuel Rodríguez24 de Enero de 2010, 19:43 - 19:43:22

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