Tecnología

Más aplicaciones para el "material de Dios": el grafeno

Material ultrarresistente y con cualidades únicas, las aplicaciones que encuentran los especialistas para el grafeno siguen aumentando. Ahora se utiliza en la refrigeración de los satélites, en la propulsión lumínica y en las tecnologías biomédicas para diagnósticos y tratamientos innovadores

Modelo de sensor cerebral (en la parte superior de la maqueta del cerebro) del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología ICN2 .
Modelo de sensor cerebral (en la parte superior de la maqueta del cerebro) del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología ICN2 . Valdek Laur (Graphene Flagship)

La mayoría nunca hemos visto directamente ni tenido en nuestras manos grafeno, pero este material, compuesto por una sola capa de átomos de carbono y considerado uno de los más sorprendentes y versátiles disponibles hasta ahora, cada vez está presente en un mayor número de parcelas de la vida humana. Además de “milagroso” va camino de convertirse en universal.

Esta sustancia cristalina descubierta y aislada en 2004, hace honor a su apodo de “material de Dios”, porque parece ser capaz de todo, gracias a sus propiedades de flexibilidad, transparencia, fortaleza, conductividad eléctrica y térmica y delgadez.

Investigadores del consorcio europeo Graphene Flagship experimentan en condiciones de microgravedad la aplicación del grafeno en las velas solares, unos gigantescos paneles que viajarán por el espacio impulsados por las partículas de luz"

Investigadores de distintos centros y empresas asociados al consorcio científico y tecnológico Graphene Flagship o GF de la Comisión Europea, están probando dos tecnologías basadas en el grafeno para aplicaciones relacionadas con el espacio, en colaboración con la Agencia Espacial Europea (ESA).

'Material de Dios' en gravedad cero

Los dos experimentos se van realizar en un contexto de microgravedad (muy próximas a la ingravidez o gravedad cero), para simular las condiciones extremas en el espacio.

La doctora Meganne Christian, del Italian Research Council (CNR), con el experimento del sistema de tuberías de calor en bucle  (“heat pipes”) para refrigerar satélites.
La doctora Meganne Christian, del Italian Research Council (CNR), con el experimento del sistema de tuberías de calor en bucle (“heat pipes”) para refrigerar satélites. Graphene Flagship

Uno de los ensayos se efectuará con las "tuberías de calor en bucle", unos sistemas de refrigeración utilizados ampliamente en satélites y sistemas aeroespaciales, y que consiguen el enfriamiento convirtiendo un líquido en gas dentro de una mecha, según GF.

La prueba de GF pretende demostrar que recubrir las mechas con grafeno puede mejorar la eficacia en el espacio de este sistema de refrigeración, según este consorcio multieuropeo.

Para probarlo, los investigadores formarán parte de un vuelo parabólico operado por la ESA y la firma francesa Novespace, durante el cual se realizarán una serie de maniobras, que permiten simular la microgravedad a bordo del avión.

Distintas versiones de grafeno utilizadas en las nuevas tecnologías impulsadas por  Graphene Flagship.
Distintas versiones de grafeno utilizadas en las nuevas tecnologías impulsadas por Graphene Flagship. Foto cedida

En este experimento participarán investigadores del centro CNR (Italia); las universidades de Cambridge (Reino Unido) y Libre de Bruselas (Bélgica); y el grupo aeroespacial Leonardo (Italia).

El segundo ensayo se efectuará con una vela ligera o vela solar, una tecnología que permite impulsar objetos en el espacio usando la presión de la luz que brilla sobre una superficie reflectante, en lo que se conoce como propulsión lumínica.

Representación artística de una vela solar de cuatro cuadrantes en el espacio que podría acoplarse a un satélite  geoestacionario para corregir su órbita.
Representación artística de una vela solar de cuatro cuadrantes en el espacio que podría acoplarse a un satélite geoestacionario para corregir su órbita. NASA

Investigadores de la universidad Técnica de Delft (TU Delft), en los Países Bajos, evaluarán el potencial del grafeno para su uso en esta propulsión lumínica, al iluminar con luz láser una serie de membranas de este compuesto de carbono, que flotarán en la microgravedad, según GF.

Las velas solares son unas láminas ultrafinas de material reflectante de gran superficie que se despliegan en el espacio y utilizan la presión que ejercen las partículas de la luz o fotones para impulsarse, de forma análoga a lo que sucede con el viento en las velas de los veleros o las ‘cometas’ (armazones de tela o papel) con las que juegan los niños.

Estas velas podrían brindar una propulsión sin combustibles ni motores para los satélites y pequeñas naves de exploración, y recorrer grandes distancias a alta velocidades por el cosmos.

Para esta tecnología, en un cuyo desarrollo trabajan la NASA, la ESA y otras agencias espaciales, es fundamental que los materiales de las velas solares pesen muy poco, y las principales ventajas de usar grafeno para construirlas son la extraordinaria ligereza y fortaleza de este material, según la organización europea Graphene Flagship.

Este experimento de la TU Delft se realizará en la torre ZARM en Bremen, Alemania, en la cual se crean condiciones extremas de microgravedad, de hasta una millonésima parte de la fuerza gravitacional de la Tierra, según GF.

Recreación gráfica de algunas aplicaciones del grafeno en gravedad cero, en las extremas condiciones del espacio.
Recreación gráfica de algunas aplicaciones del grafeno en gravedad cero, en las extremas condiciones del espacio.

"Estos son los primeros experimentos donde se prueba el grafeno en condiciones de gravedad casi nula para aplicaciones espaciales", según el profesor Andrea Ferrari, de la universidad de Cambridge y responsable de ciencia y tecnología del GF.

"Aplicaciones grafénicas con bata blanca"

Por otra parte tres centros de investigación asociados a GF han presentado prototipos experimentales de tecnologías biomédicas basadas en este material que se han desarrollado en MEDICA, la exposición de medicina e industria médica más grande del mundo, celebrada recientemente en Dusseldorf, Alemania.

El grafeno está allanando el camino para diagnósticos y tratamientos biomédicos novedosos,, según GF.

El Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología desarrolla una prótesis de retina para quienes han perdido la visión, y el Instituto Italiano de Tecnología ha creado una mano robótica protésica, ambos con tecnología grafénica

La superficie del grafeno es una excelente plataforma para administrar fármacos, su conductividad permite desarrollar sensores biológicos eficaces, su capacidad de convertirse en “andamio” de materiales biológico, sumada a su conductividad, puede aprovecharse en la ingeniería de tejidos, de acuerdo a GF.

Este material también puede mezclarse con un polímero para fabricar implantes cerebrales profundos, añade la misma fuente.

En la feria MEDICA 2017, el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) presentó un sensor de grafeno capaz de detectar la actividad eléctrica del cerebro, proporcionando una detección temprana de eventos neurológicos como las convulsiones epilépticas.

Mano robótica controlada mediante un brazalete con sensores del grafeno del Instituto Italiano de Tecnología,  IIT.
Mano robótica controlada mediante un brazalete con sensores del grafeno del Instituto Italiano de Tecnología, IIT. R. Josa(Graphene Flagship)

El ICN2, de la Universidad Autónoma de Barcelona (España), también presentó en la feria de Dusseldorf, un modelo de implante de retina con grafeno, que puede servir como prótesis óptica para las personas que han perdido la vista.

Modelos del implante de retina y el sensor cerebral, ambos con grafeno, del ICN2.
Modelos del implante de retina y el sensor cerebral, ambos con grafeno, del ICN2. Graphene Flagship

Por su parte, el Instituto Italiano de Tecnología (IIT) y el Instituto Nacional Italiano de Seguros contra Accidentes en el Trabajo (INAIL), presentaron el prototipo de una mano robótica protésica completamente funcional controlada por un brazalete con sensores de grafeno que están desarrollando en conjunto.

La compañía austríaca Guger Technologies ensaya electrodos de grafeno en los cascos de sus sistemas de interfaz cerebro- computadora, destinados a evaluar pacientes con trastornos de conciencia y rehabilitar a los afectados por derrames cerebrales

Además, la compañía Guger Technologies (g.tec), con sede en Austria, presentó un sistema denominado ‘interfaz cerebral’, compuesto de una gorra sensora que se conecta a una computadora médica, contando con una serie electrodos de grafeno capaces de captar la señales eléctricas del cerebro y medir la actividad cerebral.

Casco electroencefalográfico recoveriX para lectura de actividad cerebral, de la empresa  g.tech.
Casco electroencefalográfico recoveriX para lectura de actividad cerebral, de la empresa g.tech. Florian Voggeneder (Graphene Flagship)

La firma g.tec efectúa ensayos para incorporar la tecnología del grafeno a distintos modelos de interfaz cerebro-computadora, como mindBEAGLE, un sistema basado en la electroencefalografía para la evaluación de pacientes con trastornos de la conciencia, y el recoveriX, para la rehabilitación motora de pacientes que han sufrido derrames cerebrales.



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