Tecnología
20 febrero, 2023
El grafeno es una resistente y maleable forma de carbono que es mucho más clara y liviana que el acero, y algunas veces más fuerte, lo que lo hace un potencial material para usar en una variedad de aplicaciones diferentes, incluyendo opciones de generación de energía limpia, comunicaciones, transporte, electrónica, nanomateriales, automoción e incluso médica. La fabricación de grafeno a un nivel industrial paso a paso requiere de conocimientos técnicos avanzados, grandes recursos financieros, tecnologías altamente especializadas y mucha paciencia.
A continuación explicaremos cada uno de los pasos necesarios para fabricar el grafeno a nivel industrial:
Por supuesto, el proceso de producción de grafeno comienza con la extracción del material primario. Esto puede ser un carbono crudo como el coque o un combustible líquido como el gas natural o el petróleo. Incluso algunos desechos industriales como metano o el monóxido de carbono pueden convertirse en la fuente de carbono necesaria para fabricar el grafeno.
En esta etapa se realiza un proceso de limpieza para extraer impurezas, gluten y restos orgánicos o metales del carbono crudo. Esto se hace combinando y removiendo los residuos no deseados utilizando una variedad de técnicas. Entre éstas están el lavado con ácidos, tratamiento térmicos, uso de solventes químicos, destilación y otros procesos mecánicos según el tipo de materia prima con la que se trabaja.
Una vez que el carbono se ha purificado se lo transforma entonces en un fluido con estado líquido fundido. Esto se logra multitudinariamente mediante el uso de varias técnicas como la fundición al vacío, preparación de bismuto, recristalización o lixiviación por cianuro. Los líquidos fundidos adquiridos a continuación son idealmente ricos en productos solubles, permitiendo su uso para producir grafeno.
La producción de monóxido de carbono desempeña un papel importante en el proceso de producción de grafeno. Esto se logra con frecuencia usando una bomba de recirculación convencional, que admite que el líquido fundido obtenido previamente se caliente y se separen las moléculas de carbono, permitiendo que el gas formado sea procesado mediante una serie de filtros y evaporadores.
Después de separar el monóxido de carbono, el líquido fundido debe someterse a un proceso de aspiración para conseguir el grafito a partir del líquido fundido. Esta etapa se lleva a cabo utilizando una variación de un dispositivo llamado válvula mezcladora pulsátil, en el que la presión inicial de succión permite que los componentes del líquido fundido salgan en forma de una mezcla de monóxido de carbono y grafito. Luego, se requiere una filtración adicional para separar el grafeno del monóxido de carbono.
Al ser un material monolítico, el grafeno debe separarse de la mezcla obtenida recientemente y check-up técnicos deben realizarse para detectar deficiencias antes de que sea listo para la producción. Esto se hace comúnmente mediante procesos de separación y refinamiento como la granulación y la dispersión ultrasonica, seguido de distintos imperativos de calidad para probar fuerza, resistencia química y estructural.
En la última etapa, el grafeno obtenido se cubre con una capa delgada de metal para incrementar sus propiedades mecánicas y térmicas para hacer más fuerte el material. La metalización o revestimiento se realiza con pellets de plata, paladio u oro calentados al vacío para producir una capa delgada sobre el grafeno. Esto ayuda a mejorar significativamente la durabilidad y la resistencia al aislamiento eléctrico.
Es evidente que la fabricación de grafeno a nivel industrial es un proceso complejo y costoso, ya que requiere técnicas y equipos costosos, además de conocimientos profundos y experiencia. Sin embargo, si se hace de manera adecuada, el grafeno obtenido puede ser usado para fabricar productos con propiedades únicas que sean formidablemente resistentes, flexibles y diseñados para resistir condiciones extremas. Este es el propellente del uso de grafeno en muchas aplicaciones en la industria moderna.
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