Desarrollan sensor táctil de grafeno para pieles electrónicas muy flexibles

El grafeno es un material futurista de corta vida, poco más de diez años, pero sus propiedades son tan atractivas que ha despertado el interés de científicos de todo el mundo. Se trata del material más transparente, flexible y resistente conocido, capaz de conducir la electricidad mejor que ningún otro metal, de ahí su versatilidad para fabricar todo tipo de dispositivos electrónicos, baterías o paneles solares, sin olvidar aplicaciones en aeronáutica, medicina y otros sectores que se investigan en la actualidad.

El principal escollo hasta ahora ha sido el precio pues, aunque baja a medida que avanza el mercado, su producción sigue siendo costosa. Sin embargo, investigadores de la Universidad de Exeter, en el Reino Unido, han descubierto un método innovador para obtenerlo de forma significativamente más fácil y barata de lo que era posible hasta el momento.

Según explica la universidad en un comunicado, el equipo de investigación, dirigido por la profesora Mónica Craciun, ha utilizado esta nueva técnica para crear el primer sensor táctil transparente y flexible que podría permitir el desarrollo de piel artificial para su uso en la fabricación de robots. En palabras de la profesora, el nuevo descubrimiento podría allanar el camino para una "revolución industrial impulsada por el grafeno".

La idea de esta revolución está motivando una intensa investigación para combinar la alta calidad y el bajo coste del grafeno. Actualmente, el grafeno industrial se produce usando una técnica denominada Deposición Química de Vapor (CVD), en la que el gas metano se transforma mediante deposición química en fase vapor en moléculas de carbono, oxígeno e hidrógeno. Aunque se han producido avances significativos en los últimos años en esta técnica, sigue siendo un proceso costoso y que consume mucho tiempo.

Los investigadores de Exeter han descubierto ahora una nueva técnica que permite crearlo en un sistema CVF de paredes frías, NanoCVD, equipamiento de última generación desarrollado recientemente por Moorfield, compañía británica líder en grafeno. Este sistema se basa en un concepto ya utilizado para otros fines en la industria de los semiconductores, lo que permitiría una producción masiva de grafeno aprovechando las instalaciones actuales, en lugar de tener que construir nuevas plantas de fabricación.

Menos recursos

La nueva técnica alcanza tasas de calentamiento y enfriamiento mucho más rápido, lo que permite minimizar el uso de recursos como energía y gas. El resultado de la investigación, publicado en la revista científica Advanced Materials, es un método 100 veces más rápido que los convencionales, lo que ha permitido reducir los costes en un 99 por ciento y mejorar la calidad electrónica. Al respecto, el director técnico de Moorfield, el doctor Jon Edgeworth, asegura estar fascinado con el potencial de este avance y hacia dónde puede llevar a la industria del grafeno en el futuro.

En la misma línea, el profesor Seigo Tarucha, coordinador del Centro Mundial de Excelencia Física en la Universidad de Tokio, señala que la capacidad de producir grafeno de alta calidad a bajo coste es esencial para el avance de este material en el ámbito de las aplicaciones electrónicas convencionales y cuánticas. Prueba de ese entusiasmo es el acuerdo de colaboración que ha alcanzado con el equipo de Exeter para utilizar el grafeno que producen con su sistema CVF siempre que sea posible.

De momento, los investigadores británicos han utilizado esta nueva técnica para crear el primer sensor táctil transparente y flexible fabricado con grafeno. Los usos pueden ser variados, desde dispositivos electrónicos más manejables a una piel artificial realmente flexible que podría utilizarse para revolucionar los robots del futuro. El objetivo es claro, aportar a los robots una de las capacidades de la piel humana, la sensibilidad a la presión.

Igualmente se podrían aprovechar las propiedades únicas del grafeno para transformar tecnologías emergentes como los dispositivos de salud electrónica y captación de energía.

Con tan sólo un átomo de grosor, el grafeno es la sustancia más fina capaz de conducir electricidad. Es muy flexible y uno de los materiales conocidos más resistentes. El reto de científicos e ingenieros ha sido adaptar este material para su uso en dispositivos electrónicos flexibles. Una vez superado, se abren las puertas al nacimiento de nuevas generaciones de wereables, al tiempo que crecen las oportunidades para desarrollar tecnología punta basada en el grafeno.

Avances previos

Esta investigación viene precedida por otros dos avances importantes. En 2012, otro equipo de investigación de Exeter descubrió que las moléculas intercaladas de cloruro férrico entre dos capas de grafeno crean un sistema completamente nuevo. Se trata de GraphExeter, una versión mejorada del grafeno, más transparente, delgado y flexible, capaz de conducir electricidad mejor que ningún otro metal conocido.

Ya entonces se hablaba de sus potenciales prestaciones y de la posibilidad de que pudiera reemplazar al óxido de estaño e indio, el componente transparente más usado para conducir electricidad en dispositivos electrónicos. Ese uso se ha ratificado aún más recientemente, cuando los investigadores han demostrado que se trata de un material mucho más estable que otros conductores transparentes usados comúnmente.

Su uso permitirá por tanto alargar la vida de pantallas y productos electrónicos, además de aumentar la eficiencia y resistencia de paneles solares, o incluso extrapolarse al ámbito espacial.