Crean un nuevo material fino como el papel y duro como el diamante

Ingenieros de la Northwestern University han elaborado un nuevo material, el óxido de grafeno, que puede ser plegado, arrugado y estirado como si fuera un papel, pero que es más resistente que la mayoría de los materiales, incluido el diamante.

El grafeno es una molécula de carbono bidimensional, con el espesor de un átomo, con una alta conductividad y una mínima resistencia. En estos dos años, este material se ha convertido en uno de los temas fundamentales de los que se está encargando la física.

Aislado en 2005, el grafeno está constituido de una hoja de grafito con el espesor de un átomo que no sólo posee propiedades electrónicas únicas, sino que al mismo tiempo es muy sólido. Tal como informamos en un artículo anterior, ingenieros de la Universidad de Manchester han usado ya el grafeno para crear el transistor más pequeño del mundo.

Ahora ha sido un equipo de la Northwestern University el que ha descubierto que grandes cantidades de grafeno oxidado pueden utilizarse para construir una especie de hoja de papel que es más rígida y sólida que cualquier otro material del mismo espesor. Los resultados de su investigación han sido publicados en la revista Nature.

Dividir y unir

Tal como explica el director de esta investigación, Rodney Ruoff, en un comunicado de la mencionada universidad, su propósito era dividir el grafito en hojas individuales y luego unirlas de una forma original”.

Mediante la oxidación del grafeno, su equipo ha producido el óxido de grafito, constituido básicamente por la mitad de los átomos de carbono unidos a un átomo de oxígeno. Cuando el óxido de grafito se mezcla con agua, estos átomos de oxígeno rechazan las moléculas de agua, obligando así a las diferentes capas de óxido de grafeno a dispersarse.

La mezcla es filtrada a continuación por una membrana, que reúne las capas produciendo una especie de hoja de papel de óxido de grafeno. Las capas de papel de óxido de grafeno se entrelazan y se pliegan, permitiendo distribuir su carga a través de la estructura.

Más duro que el diamante

Esta característica la hace más sólidas que las hojas de grafito o que el buckypaper elaborado a partir de nanotubos de carbono, lo que convierte al nuevo material en el único de su grosor tan duro como el diamante, según su estimación. (Un diamante se considera duro porque no hay mineral que pueda rayarlo).

La estructura entrelazada del material permita al mismo tiempo a las diferentes capas del nuevo material resbalar unas sobre otras, de tal forma que colectivamente el conjunto de estas capas es flexible.

Además, otra novedad del material es que la composición química de una hoja de grafeno puede ser modificada ajustando la cantidad de oxígeno en las capas, lo que otorga a estas hojas una gran versatilidad potencial: una disminución de oxígeno en las capas, por ejemplo, convierte al material de aislante eléctrico a buen conductor.

Por último, las hojas de óxido de grafeno pueden distribuirse en los polímeros, cerámicas o metales, con la finalidad de generar materiales compuestos cuyas propiedades superarían a las que ofrecen estas hojas de papel metálico.