El grafeno es casi invisible para el agua en humectación

La manera en la que una gota de agua moja una superficie plana está dominada por las fuerzas de van der Waals entre las moléculas de la superficie y las de agua. Para sorpresa de muchos, el grafeno es invisible (o transparente) para el agua cuando ésta moja una superficie de cobre, oro o silicio, aunque no cuando es de cristal. Cuando digo invisible quiero decir que al recubrir la superficie con una capa de grafeno (una capa de carbono de un solo átomo de grosor) no cambia el ángulo de contacto; conforme el número de capas de grafeno crece, dicho ángulo tiende al del agua sobre grafito (se necesitan al menos 6 capas de grafeno, aunque con 3 ya se ve el cambio). Los investigadores lo han descubierto gracias a medidas experimentales y han descubierto el porqué gracias a simulaciones de dinámica molecular (como las mostradas en la figura que abre esta entrada). La razón es que el grafeno es más delgado que la escala típica de interacción de las fuerzas de van der Waals. Además, el grafeno incrementa entre un 30% y40% la transferencia de calor por condensación con el cobre, gracias a que su presencia suprime la oxidación de éste. Esta propiedad tendrá importantes aplicaciones industriales para el desarrollo de superficies conductoras de la electricidad que sean impermeables. El artículo técnico es Javad Rafiee et al., “Wetting transparency of graphene,” Nature Materials, Published online 22 January 2012. Me he enterado gracias a un tuit #AA de César (@EDocet).

El grafeno es una capa de un solo átomo de grosor de átomos carbono dispuestos en una retícula hexagonal tipo panel de abeja. Sus propiedades son extraordinarias en estabilidad química, resistencia mecánica, flexibilidad, alta conductividad eléctrica y térmica, entre otras. Además es casi transparente a la luz, ya que la absorción óptica de una sola capa de grafeno es de solo ~2,3% en el espectro visible; combinado con su alta conductividad eléctrica permite desarrollar electrodos conductores transparentes. La interacción del grafeno con el agua ha sido poco estudiada, hasta ahora. En superficies como cobre, oro o silicio  las fuerzas de van der Waals controlan la humectación y una capa de grafeno resulta transparente a estas fuerzas; los autores del estudio llaman a este efecto: humectación transparente del grafeno. Los autores afirman que el grafeno es el primer material conocido con esta propiedad de transparencia humectante. Lo más importante es que el grafeno es un buen conductor de la electricidad, al contrario que la mayoría de las superficies hidrófugas y superhidrófugas, que tienen una energía superficial baja y generalmente son aislantes eléctricos. El revestimiento de una superficie con grafeno podría dar lugar a una nueva clase de superficies hidrófugas de alta conductividad eléctrica.

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5 pensamientos en “El grafeno es casi invisible para el agua en humectación

  1. Todo lo que se descubre sobre el grafeno parece fascinante, pero los legos en la materia estamos teniendo la sensación de que hay una “inflación” de noticias sobre sus extraordinarias propiedades. ¿Son exageradas las espectativas sobre las aplicaciones de este material? ¿Cuáles pueden ser las aplicaciones en concreto de este descubrimiento?

    Gracias por mantenernos tan “al filo de la noticia”.
    :-)

    • Tienes razón, Vicente, se habla mucho del grafeno, porque muchas de sus propiedades se están empezando a estudiar ahora y porque ha recibido un Premio Nobel reciente (2010).

      “¿Son exageradas las expectativas?” Quizás sí, quizás no. Imposible saberlo. Ahora mismo fabricar grafeno a escala industrial no es fácil ni barato; sigue siendo un producto de laboratorios (quienes fabrican grafeno a nivel industrial se limitan a venderlo a los laboratorios de investigación). Pero quien sabe dentro de 10 años.

      “¿En concreto las aplicaciones de este descubrimiento?” Las aplicaciones son muchas, porque los materiales hidrófugos tienen muchas aplicaciones y lograr materiales hidrófugos conductores es muy difícil. Pero quizás tu pregunta va por otro lado. El gran problema del grafeno es que estas aplicaciones solo serán realidad cuando se pueda recubrir a bajo coste un metro cuadrado de material con una capa de grafeno; ahora es fácil recubrir un trocito pequeño de material; además, solo se pueden recubrir materiales planos y en muchas aplicaciones habría que recubrir materiales curvos. Recubrir con varias capas de grafeno es mucho más fácil, pero muchas de sus propiedades “mágicas” desaparecen y se hacen parecidas a las del grafito, perdiendo todo interés práctico.

      Espero haber contestado bien a tus preguntas.

      • Gracias de nuevo por la información. En realidad, me preguntaba por las aplicaciones de los materiales hidrófugos conductores, pero para eso ya está internet. Por cierto, qué vergüenza la falta de ortografía en “expectativas”. Internet me está pervirtiendo: antes tenía claro cómo se escribía y ahora, de haberlo visto tantas veces mal escrito en las webs y foros, lo he “desaprendido”.

  2. Francis, yo no sé mucho del tema pero la investigación del grafeno va muy deprisa. hehco es que parece ser que se ha descubierto (este verano) un sistema de producirlo industrialmente de forma barata, sencilla y limpia

    Adjunto un blog exclusivo de notícias sobre el grafeno.

    Este es el blog: http://grafeno.com/

    Saludos.

  3. “Además es casi transparente a la luz, ya que la absorción óptica de una sola capa de grafeno es de solo ~2,3% en el espectro visible”

    ¿”Solo”? Hombre, en realidad eso es de lo mas opaco. A ver que materiales puedes encontrar en los que una sola capa atomica absorva ese 2.3% (Pi·Alfa)

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