Hi ha un nou material meravellós que pot canviar el nostre futur. Imagini una tassa de
cafè que transmet els titulars del dia en temps real. O una olla que pot detectar la
presència de bacteris E. coli que podrien emmalaltir-te. O una pantalla de televisió que
és tan flexible i fina com un tros de paper. Totes aquestes aplicacions podrien ser una
realitat si aquest material meravellós, anomenat grafè, arriba a assolir l’èxit.
Malla feta de carboni
El grafè va aparèixer en el món de la química l'any 2004 quan els científics van
descobrir que tenia propietats molt notables: conduïa millor l’electricitat que qualsevol
altra substància semblant, era el material conegut més prim -només un àtom de gruix- i
era més fort que l'acer!
Després de tot, el carboni és un dels elements més comuns i més familiars dels elements
químics coneguts, de manera que els científics es sorprengueren al trobar que aquesta
nova forma de carboni tenia propietats tan sorprenents.
El carboni ve en moltes formes cristal·lines, anomenades al·lòtrops, els més coneguts
són el diamant i el grafit. Els al·lòtrops són formes diferents del mateix element amb
arranjaments d'enllaç diferents entre àtoms, resultant estructures que tenen propietats
químiques i físiques diferents. La manera en què es connecten els àtoms en materials
sòlids té un gran impacte en les seves propietats generals.
Un diamant i un tros de carboni són tan diferents que no mai dirien que tots dos estan
fets del mateix element, el carboni. Un diamant és un mineral dur i transparent que és
expulsat a la superfície des de l’interior de la Terra a través d’erupcions volcàniques,
mentre que el grafit és un material lleuger i negre extret del carbó.
En el diamant, cada àtom de carboni està connectat amb altres quatre àtoms de carboni.
Aquesta és una disposició que fa el diamant un dels material coneguts més forts. En el
grafit, cada àtom està enllaçat amb altres tres en capes de formes hexagonals (sis cares),
que s’assemblen a la malla de pollastre. Els enllaços en les fulles hexagonals són fortes,
però cada capa està feblement atreta a la pròxima, el que permet que les capes llisquin
una de l’altra.
En 2004, Andre Geim i Konstantin Novoselov, dos químics de la Universitat de
Manchester, Regne Unit, utilitzaren aquesta propietat per a produir mostres de grafè i
per a descobrir les seves notables propietats. Empraren cinta adhesiva per a separar les
capes de carbó en el grafit. Per a tenir una idea de com funcionava la seva tècnica, s’ha
de pensar en una cinta adhesiva posada al damunt d’un tros de grafit i treure-la, deixant
la superfície adhesiva coberta de filloles de grafit. Després, pressioni la cinta adhesiva a
si mateix i separi-la. Repeteixi, i després d’unes quantes rondes d’això, algunes filloles
en la cinta seran una capa de tan sols un àtom d’espessor − el grafè pur.
Les mostres inicials de grafè eren molt petites − soles un parell de mil·límetres quadrats
de grandària cadascuna − però lo suficientment gran per a provar. Com que el grafè
soles fa un àtom de gruix, es considera un material de dues dimensions, el primer
exemple d’una cosa així en el món real. Malgrat ser el material més prim conegut que
existeix, també és el material més fort mai provat − 100 vegades més fort que l’acer.
Encara més sorprenent: els electrons no es dispersen tant quan es mouen, com fan amb
altres materials, com ara el silici. Això va portar al investigadors a fer transistors basats
en grafè que són dues vegades més ràpids que els transistors tradicionals de silici, els
quals podrien fer que els ordinadors funcionen molt més ràpid.
Panells solars flexibles
El grafè ha despertat l'interès dels enginyers que intenten fer nous, més lleugers, i més
flexibles panells solars que podrien utilitzar-se per cobrir la superfície exterior d'un
edifici, a més del sostre que ja s'hagi utilitzat.
El grafè gairebé és transparent a la llum − no només a la llum visible sinó també a altres
formes de radiació electromagnètica, com la llum ultraviolada i la infraroja. El grafè
absorbeix només el 2% de la llum que cau sobre ell, tan se val si és llum ultraviolada,
infraroja, o totes les altres longituds d'ona. Combineu això amb la capacitat del grafè per
a conduir l'electricitat, i ja teniu uns conductors elèctrics molt eficients que són
transparents, prims, flexibles, i barats.
Aquest nou tipus de panells de cèl·lules solars està actualment en desenvolupament i
consta de cel·les fotovoltaiques orgàniques intercalades entre fulles de grafè. Una
cèl·lula fotovoltaica és un petit dispositiu que converteix l'energia del sol en electricitat.
Quan una cel·la fotovoltaica és intercalada entre dues fulles de grafè, la llum travessa
les fulles de grafè i xoca contra la cel·la fotovoltaica. Com a resultat, la cel·la
fotovoltaica genera electricitat, la qual és transportada per les fulles de grafè.
Aquests panells de cèl·lules solars lleugers i flexibles podrien ser modelats per encaixar
un cos d'automòbil o ser embolicats al voltant de mobles o roba. Quan són afegits a
qualsevol superfície, podrien recollir la llum i produir electricitat.
Telèfons mòbils plegables
Fins fa poc, la majoria dels aparells electrònics eren controlats pressionant els botons,
escrivint en un teclat, o utilitzant un ratolí. Avui en dia, la majoria dels telèfons mòbils i
ordinadors tipus tableta tenen pantalles tàctils que permeten a l'usuari realitzar accions
tocant les icones o lletres directament a la pantalla.
La idea bàsica de com la majoria d'aquests aparells funcionen és simple. Una capa que
emmagatzema càrrega elèctrica es col·loca en el panell de vidre de la pantalla. Quan un
usuari entra en contacte amb la pantalla amb el seu dit, o amb un llapis òptic, una part
de la càrrega electrònica es transfereix a l'usuari, d’aquesta manera la càrrega
electrònica sobre la capa disminueix. Aquesta disminució es mesura mitjançant sensors
ubicats a cada cantonada de la pantalla, i aquesta informació es transmet a un
processador a l'interior de l'aparell, que determina quin tipus d'acció cal prendre.
Tot això és possible perquè aquests aparells utilitzen pantalles que tenen els
recobriments prims i transparents que són conductors i poden mantenir una càrrega. La
majoria dels aparells portàtils d’avui en dia tenen les pantalles recobertes amb una capa
conductora feta d'òxid d'estany indi. Però aquest material és fràgil, per la qual cosa es
col·loca sota el vidre per a protegir-lo i donar-li suport. Això crea pantalles gruixudes i
inflexibles.
Les pantalles tàctils fetes amb grafè, com el seu element conductor, podrien imprimir-se
en plàstic prim en lloc de vidre perquè siguin lleugeres i flexibles, obtenint telèfons
mòbils tan prims com un full de paper i suficientment plegables per lliscar a la nostra
butxaca. També, degut a la increïble força del grafè, aquests telèfons mòbils serien
gairebé irrompibles. Els científics esperen que aquest tipus de pantalla tàctil sigui el
primer producte de grafè que aparegui en el mercat.
Aparells biònics
Degut a que el grafè és prim i flexible, es podria integrar en els aparells “biònics” que
s'implantin en el teixit viu. El terme “biònic” −una barreja entre “biologia” i
“electrònic”− fa referència als aparells que ajuden o milloren un òrgan o teixit, com cors
artificials o implants coclears, que ajuden a les persones amb pèrdua d'audició.
El grafè és resistent a les solucions iòniques salades a l’interior del teixit viu, per la qual
cosa els aparells biònics de grafè podrien tenir una llarga vida útil, inclús durar tota la
vida. Al contrari del que ocorre amb les parts metàl·liques que es poden corroir després
d'uns anys, alliberant d’alguna forma metalls tòxics en el cos.
També, degut a que el grafè condueix els senyals elèctrics, pot connectar amb les
neurones, que també envien senyals elèctrics febles de cèl·lula a cèl·lula. Aquests
senyals elèctrics es creen quan una neurona bomba ions −principalment ions de sodi
) i els ions de potassi (K+
(Na+
potencial elèctric dins i fora de la cèl·lula.
Per exemple, imagini posar transistors fets de grafè al llarg d'una medul·la espinal
danyada. Aquests transistors podrien detectar impulsos nerviosos en la secció danyada
de la medul·la espinal i dirigir-los cap a l'àrea danyada dels nervis en els músculs. Això
podria permetre que les persones recuperin l'ús dels braços o cames després d'una lesió
de medul·la espinal.
Aquest tipus de tecnologia podria utilitzar-se per controlar una cama o un braç artificial
mecànic. En extremitats mecàniques artificials, s'utilitzen petits motors en lloc dels
músculs per a crear moviment. L'aparell biònic de grafè podria transmetre senyals
elèctrics als petits motors en una extremitat artificial, que els faria moure.
Disponible aviat?
Hi pots haver notat que les paraules “és possible” i “podria” s’han utilitzat moltes
vegades en aquest article. És perquè encara hi ha un llarg camí per recórrer abans que
qualsevol d'aquestes aplicacions es faci realitat.
Un dels obstacles que cal superar és com fer les fulles de grafè el suficientment grans i
purs (que només continguin carboni) per a ser útils. Qualsevol àtom que no sigui de
carboni pot pertorbar el patró hexagonal perfecte del grafè. Moltes de les mostres
produïdes per les investigacions són només uns pocs mil·límetres quadrats de grandària,
però han estat reportades fulles de fins a 76 centímetres de diàmetre, i semblen sorgir
avanços cada mes.
La clau és que la capa ha de ser de només un àtom de gruix i que tinguin tots els seus
àtoms disposats en anells perfectes de sis cares. Això és molt difícil de controlar quan es
produeixen cristalls purs. Un mètode que s'usa comunament, anomenat deposició
química de vapor, consisteix en fer passar gas de metà (CH4) a través d'una làmina de
coure. A altes temperatures (800-1000 °C), el metà diposita el seu carboni −en làmines
hexagonals idealment perfectes− i l'hidrogen és alliberat.
En un altre mètode, el grafit es dissol en un dissolvent i després es ruixa en capes
primes fent servir impressores d'injecció de tinta. El dissolvent s'evapora i queda el
grafè.
Però, encara cap d'aquests mètodes s’ha perfeccionat. La cursa consistirà en saber qui
serà el primer en demostrar si aquest material meravellós pot arribar a l'altura del seu
potencial!
dilluns, 16 de maig del 2016
Hi ha un nou material meravellós que pot canviar el nostre futur. Imagini una tassa de
cafè que transmet els titulars del dia en temps real. O una olla que pot detectar la
presència de bacteris E. coli que podrien emmalaltir-te. O una pantalla de televisió que
és tan flexible i fina com un tros de paper. Totes aquestes aplicacions podrien ser una
realitat si aquest material meravellós, anomenat grafè, arriba a assolir l’èxit.
Malla feta de carboni
El grafè va aparèixer en el món de la química l'any 2004 quan els científics van
descobrir que tenia propietats molt notables: conduïa millor l’electricitat que qualsevol
altra substància semblant, era el material conegut més prim -només un àtom de gruix- i
era més fort que l'acer!
Després de tot, el carboni és un dels elements més comuns i més familiars dels elements
químics coneguts, de manera que els científics es sorprengueren al trobar que aquesta
nova forma de carboni tenia propietats tan sorprenents.
El carboni ve en moltes formes cristal·lines, anomenades al·lòtrops, els més coneguts
són el diamant i el grafit. Els al·lòtrops són formes diferents del mateix element amb
arranjaments d'enllaç diferents entre àtoms, resultant estructures que tenen propietats
químiques i físiques diferents. La manera en què es connecten els àtoms en materials
sòlids té un gran impacte en les seves propietats generals.
Un diamant i un tros de carboni són tan diferents que no mai dirien que tots dos estan
fets del mateix element, el carboni. Un diamant és un mineral dur i transparent que és
expulsat a la superfície des de l’interior de la Terra a través d’erupcions volcàniques,
mentre que el grafit és un material lleuger i negre extret del carbó.
En el diamant, cada àtom de carboni està connectat amb altres quatre àtoms de carboni.
Aquesta és una disposició que fa el diamant un dels material coneguts més forts. En el
grafit, cada àtom està enllaçat amb altres tres en capes de formes hexagonals (sis cares),
que s’assemblen a la malla de pollastre. Els enllaços en les fulles hexagonals són fortes,
però cada capa està feblement atreta a la pròxima, el que permet que les capes llisquin
una de l’altra.
En 2004, Andre Geim i Konstantin Novoselov, dos químics de la Universitat de
Manchester, Regne Unit, utilitzaren aquesta propietat per a produir mostres de grafè i
per a descobrir les seves notables propietats. Empraren cinta adhesiva per a separar les
capes de carbó en el grafit. Per a tenir una idea de com funcionava la seva tècnica, s’ha
de pensar en una cinta adhesiva posada al damunt d’un tros de grafit i treure-la, deixant
la superfície adhesiva coberta de filloles de grafit. Després, pressioni la cinta adhesiva a
si mateix i separi-la. Repeteixi, i després d’unes quantes rondes d’això, algunes filloles
en la cinta seran una capa de tan sols un àtom d’espessor − el grafè pur.
Les mostres inicials de grafè eren molt petites − soles un parell de mil·límetres quadrats
de grandària cadascuna − però lo suficientment gran per a provar. Com que el grafè
soles fa un àtom de gruix, es considera un material de dues dimensions, el primer
exemple d’una cosa així en el món real. Malgrat ser el material més prim conegut que
existeix, també és el material més fort mai provat − 100 vegades més fort que l’acer.
Encara més sorprenent: els electrons no es dispersen tant quan es mouen, com fan amb
altres materials, com ara el silici. Això va portar al investigadors a fer transistors basats
en grafè que són dues vegades més ràpids que els transistors tradicionals de silici, els
quals podrien fer que els ordinadors funcionen molt més ràpid.
Panells solars flexibles
El grafè ha despertat l'interès dels enginyers que intenten fer nous, més lleugers, i més
flexibles panells solars que podrien utilitzar-se per cobrir la superfície exterior d'un
edifici, a més del sostre que ja s'hagi utilitzat.
El grafè gairebé és transparent a la llum − no només a la llum visible sinó també a altres
formes de radiació electromagnètica, com la llum ultraviolada i la infraroja. El grafè
absorbeix només el 2% de la llum que cau sobre ell, tan se val si és llum ultraviolada,
infraroja, o totes les altres longituds d'ona. Combineu això amb la capacitat del grafè per
a conduir l'electricitat, i ja teniu uns conductors elèctrics molt eficients que són
transparents, prims, flexibles, i barats.
Aquest nou tipus de panells de cèl·lules solars està actualment en desenvolupament i
consta de cel·les fotovoltaiques orgàniques intercalades entre fulles de grafè. Una
cèl·lula fotovoltaica és un petit dispositiu que converteix l'energia del sol en electricitat.
Quan una cel·la fotovoltaica és intercalada entre dues fulles de grafè, la llum travessa
les fulles de grafè i xoca contra la cel·la fotovoltaica. Com a resultat, la cel·la
fotovoltaica genera electricitat, la qual és transportada per les fulles de grafè.
Aquests panells de cèl·lules solars lleugers i flexibles podrien ser modelats per encaixar
un cos d'automòbil o ser embolicats al voltant de mobles o roba. Quan són afegits a
qualsevol superfície, podrien recollir la llum i produir electricitat.
Telèfons mòbils plegables
Fins fa poc, la majoria dels aparells electrònics eren controlats pressionant els botons,
escrivint en un teclat, o utilitzant un ratolí. Avui en dia, la majoria dels telèfons mòbils i
ordinadors tipus tableta tenen pantalles tàctils que permeten a l'usuari realitzar accions
tocant les icones o lletres directament a la pantalla.
La idea bàsica de com la majoria d'aquests aparells funcionen és simple. Una capa que
emmagatzema càrrega elèctrica es col·loca en el panell de vidre de la pantalla. Quan un
usuari entra en contacte amb la pantalla amb el seu dit, o amb un llapis òptic, una part
de la càrrega electrònica es transfereix a l'usuari, d’aquesta manera la càrrega
electrònica sobre la capa disminueix. Aquesta disminució es mesura mitjançant sensors
ubicats a cada cantonada de la pantalla, i aquesta informació es transmet a un
processador a l'interior de l'aparell, que determina quin tipus d'acció cal prendre.
Tot això és possible perquè aquests aparells utilitzen pantalles que tenen els
recobriments prims i transparents que són conductors i poden mantenir una càrrega. La
majoria dels aparells portàtils d’avui en dia tenen les pantalles recobertes amb una capa
conductora feta d'òxid d'estany indi. Però aquest material és fràgil, per la qual cosa es
col·loca sota el vidre per a protegir-lo i donar-li suport. Això crea pantalles gruixudes i
inflexibles.
Les pantalles tàctils fetes amb grafè, com el seu element conductor, podrien imprimir-se
en plàstic prim en lloc de vidre perquè siguin lleugeres i flexibles, obtenint telèfons
mòbils tan prims com un full de paper i suficientment plegables per lliscar a la nostra
butxaca. També, degut a la increïble força del grafè, aquests telèfons mòbils serien
gairebé irrompibles. Els científics esperen que aquest tipus de pantalla tàctil sigui el
primer producte de grafè que aparegui en el mercat.
Aparells biònics
Degut a que el grafè és prim i flexible, es podria integrar en els aparells “biònics” que
s'implantin en el teixit viu. El terme “biònic” −una barreja entre “biologia” i
“electrònic”− fa referència als aparells que ajuden o milloren un òrgan o teixit, com cors
artificials o implants coclears, que ajuden a les persones amb pèrdua d'audició.
El grafè és resistent a les solucions iòniques salades a l’interior del teixit viu, per la qual
cosa els aparells biònics de grafè podrien tenir una llarga vida útil, inclús durar tota la
vida. Al contrari del que ocorre amb les parts metàl·liques que es poden corroir després
d'uns anys, alliberant d’alguna forma metalls tòxics en el cos.
També, degut a que el grafè condueix els senyals elèctrics, pot connectar amb les
neurones, que també envien senyals elèctrics febles de cèl·lula a cèl·lula. Aquests
senyals elèctrics es creen quan una neurona bomba ions −principalment ions de sodi
) i els ions de potassi (K+
(Na+
potencial elèctric dins i fora de la cèl·lula.
Per exemple, imagini posar transistors fets de grafè al llarg d'una medul·la espinal
danyada. Aquests transistors podrien detectar impulsos nerviosos en la secció danyada
de la medul·la espinal i dirigir-los cap a l'àrea danyada dels nervis en els músculs. Això
podria permetre que les persones recuperin l'ús dels braços o cames després d'una lesió
de medul·la espinal.
Aquest tipus de tecnologia podria utilitzar-se per controlar una cama o un braç artificial
mecànic. En extremitats mecàniques artificials, s'utilitzen petits motors en lloc dels
músculs per a crear moviment. L'aparell biònic de grafè podria transmetre senyals
elèctrics als petits motors en una extremitat artificial, que els faria moure.
Disponible aviat?
Hi pots haver notat que les paraules “és possible” i “podria” s’han utilitzat moltes
vegades en aquest article. És perquè encara hi ha un llarg camí per recórrer abans que
qualsevol d'aquestes aplicacions es faci realitat.
Un dels obstacles que cal superar és com fer les fulles de grafè el suficientment grans i
purs (que només continguin carboni) per a ser útils. Qualsevol àtom que no sigui de
carboni pot pertorbar el patró hexagonal perfecte del grafè. Moltes de les mostres
produïdes per les investigacions són només uns pocs mil·límetres quadrats de grandària,
però han estat reportades fulles de fins a 76 centímetres de diàmetre, i semblen sorgir
avanços cada mes.
La clau és que la capa ha de ser de només un àtom de gruix i que tinguin tots els seus
àtoms disposats en anells perfectes de sis cares. Això és molt difícil de controlar quan es
produeixen cristalls purs. Un mètode que s'usa comunament, anomenat deposició
química de vapor, consisteix en fer passar gas de metà (CH4) a través d'una làmina de
coure. A altes temperatures (800-1000 °C), el metà diposita el seu carboni −en làmines
hexagonals idealment perfectes− i l'hidrogen és alliberat.
En un altre mètode, el grafit es dissol en un dissolvent i després es ruixa en capes
primes fent servir impressores d'injecció de tinta. El dissolvent s'evapora i queda el
grafè.
Però, encara cap d'aquests mètodes s’ha perfeccionat. La cursa consistirà en saber qui
serà el primer en demostrar si aquest material meravellós pot arribar a l'altura del seu
potencial!
cafè que transmet els titulars del dia en temps real. O una olla que pot detectar la
presència de bacteris E. coli que podrien emmalaltir-te. O una pantalla de televisió que
és tan flexible i fina com un tros de paper. Totes aquestes aplicacions podrien ser una
realitat si aquest material meravellós, anomenat grafè, arriba a assolir l’èxit.
Malla feta de carboni
El grafè va aparèixer en el món de la química l'any 2004 quan els científics van
descobrir que tenia propietats molt notables: conduïa millor l’electricitat que qualsevol
altra substància semblant, era el material conegut més prim -només un àtom de gruix- i
era més fort que l'acer!
Després de tot, el carboni és un dels elements més comuns i més familiars dels elements
químics coneguts, de manera que els científics es sorprengueren al trobar que aquesta
nova forma de carboni tenia propietats tan sorprenents.
El carboni ve en moltes formes cristal·lines, anomenades al·lòtrops, els més coneguts
són el diamant i el grafit. Els al·lòtrops són formes diferents del mateix element amb
arranjaments d'enllaç diferents entre àtoms, resultant estructures que tenen propietats
químiques i físiques diferents. La manera en què es connecten els àtoms en materials
sòlids té un gran impacte en les seves propietats generals.
Un diamant i un tros de carboni són tan diferents que no mai dirien que tots dos estan
fets del mateix element, el carboni. Un diamant és un mineral dur i transparent que és
expulsat a la superfície des de l’interior de la Terra a través d’erupcions volcàniques,
mentre que el grafit és un material lleuger i negre extret del carbó.
En el diamant, cada àtom de carboni està connectat amb altres quatre àtoms de carboni.
Aquesta és una disposició que fa el diamant un dels material coneguts més forts. En el
grafit, cada àtom està enllaçat amb altres tres en capes de formes hexagonals (sis cares),
que s’assemblen a la malla de pollastre. Els enllaços en les fulles hexagonals són fortes,
però cada capa està feblement atreta a la pròxima, el que permet que les capes llisquin
una de l’altra.
En 2004, Andre Geim i Konstantin Novoselov, dos químics de la Universitat de
Manchester, Regne Unit, utilitzaren aquesta propietat per a produir mostres de grafè i
per a descobrir les seves notables propietats. Empraren cinta adhesiva per a separar les
capes de carbó en el grafit. Per a tenir una idea de com funcionava la seva tècnica, s’ha
de pensar en una cinta adhesiva posada al damunt d’un tros de grafit i treure-la, deixant
la superfície adhesiva coberta de filloles de grafit. Després, pressioni la cinta adhesiva a
si mateix i separi-la. Repeteixi, i després d’unes quantes rondes d’això, algunes filloles
en la cinta seran una capa de tan sols un àtom d’espessor − el grafè pur.
Les mostres inicials de grafè eren molt petites − soles un parell de mil·límetres quadrats
de grandària cadascuna − però lo suficientment gran per a provar. Com que el grafè
soles fa un àtom de gruix, es considera un material de dues dimensions, el primer
exemple d’una cosa així en el món real. Malgrat ser el material més prim conegut que
existeix, també és el material més fort mai provat − 100 vegades més fort que l’acer.
Encara més sorprenent: els electrons no es dispersen tant quan es mouen, com fan amb
altres materials, com ara el silici. Això va portar al investigadors a fer transistors basats
en grafè que són dues vegades més ràpids que els transistors tradicionals de silici, els
quals podrien fer que els ordinadors funcionen molt més ràpid.
Panells solars flexibles
El grafè ha despertat l'interès dels enginyers que intenten fer nous, més lleugers, i més
flexibles panells solars que podrien utilitzar-se per cobrir la superfície exterior d'un
edifici, a més del sostre que ja s'hagi utilitzat.
El grafè gairebé és transparent a la llum − no només a la llum visible sinó també a altres
formes de radiació electromagnètica, com la llum ultraviolada i la infraroja. El grafè
absorbeix només el 2% de la llum que cau sobre ell, tan se val si és llum ultraviolada,
infraroja, o totes les altres longituds d'ona. Combineu això amb la capacitat del grafè per
a conduir l'electricitat, i ja teniu uns conductors elèctrics molt eficients que són
transparents, prims, flexibles, i barats.
Aquest nou tipus de panells de cèl·lules solars està actualment en desenvolupament i
consta de cel·les fotovoltaiques orgàniques intercalades entre fulles de grafè. Una
cèl·lula fotovoltaica és un petit dispositiu que converteix l'energia del sol en electricitat.
Quan una cel·la fotovoltaica és intercalada entre dues fulles de grafè, la llum travessa
les fulles de grafè i xoca contra la cel·la fotovoltaica. Com a resultat, la cel·la
fotovoltaica genera electricitat, la qual és transportada per les fulles de grafè.
Aquests panells de cèl·lules solars lleugers i flexibles podrien ser modelats per encaixar
un cos d'automòbil o ser embolicats al voltant de mobles o roba. Quan són afegits a
qualsevol superfície, podrien recollir la llum i produir electricitat.
Telèfons mòbils plegables
Fins fa poc, la majoria dels aparells electrònics eren controlats pressionant els botons,
escrivint en un teclat, o utilitzant un ratolí. Avui en dia, la majoria dels telèfons mòbils i
ordinadors tipus tableta tenen pantalles tàctils que permeten a l'usuari realitzar accions
tocant les icones o lletres directament a la pantalla.
La idea bàsica de com la majoria d'aquests aparells funcionen és simple. Una capa que
emmagatzema càrrega elèctrica es col·loca en el panell de vidre de la pantalla. Quan un
usuari entra en contacte amb la pantalla amb el seu dit, o amb un llapis òptic, una part
de la càrrega electrònica es transfereix a l'usuari, d’aquesta manera la càrrega
electrònica sobre la capa disminueix. Aquesta disminució es mesura mitjançant sensors
ubicats a cada cantonada de la pantalla, i aquesta informació es transmet a un
processador a l'interior de l'aparell, que determina quin tipus d'acció cal prendre.
Tot això és possible perquè aquests aparells utilitzen pantalles que tenen els
recobriments prims i transparents que són conductors i poden mantenir una càrrega. La
majoria dels aparells portàtils d’avui en dia tenen les pantalles recobertes amb una capa
conductora feta d'òxid d'estany indi. Però aquest material és fràgil, per la qual cosa es
col·loca sota el vidre per a protegir-lo i donar-li suport. Això crea pantalles gruixudes i
inflexibles.
Les pantalles tàctils fetes amb grafè, com el seu element conductor, podrien imprimir-se
en plàstic prim en lloc de vidre perquè siguin lleugeres i flexibles, obtenint telèfons
mòbils tan prims com un full de paper i suficientment plegables per lliscar a la nostra
butxaca. També, degut a la increïble força del grafè, aquests telèfons mòbils serien
gairebé irrompibles. Els científics esperen que aquest tipus de pantalla tàctil sigui el
primer producte de grafè que aparegui en el mercat.
Aparells biònics
Degut a que el grafè és prim i flexible, es podria integrar en els aparells “biònics” que
s'implantin en el teixit viu. El terme “biònic” −una barreja entre “biologia” i
“electrònic”− fa referència als aparells que ajuden o milloren un òrgan o teixit, com cors
artificials o implants coclears, que ajuden a les persones amb pèrdua d'audició.
El grafè és resistent a les solucions iòniques salades a l’interior del teixit viu, per la qual
cosa els aparells biònics de grafè podrien tenir una llarga vida útil, inclús durar tota la
vida. Al contrari del que ocorre amb les parts metàl·liques que es poden corroir després
d'uns anys, alliberant d’alguna forma metalls tòxics en el cos.
També, degut a que el grafè condueix els senyals elèctrics, pot connectar amb les
neurones, que també envien senyals elèctrics febles de cèl·lula a cèl·lula. Aquests
senyals elèctrics es creen quan una neurona bomba ions −principalment ions de sodi
) i els ions de potassi (K+
(Na+
potencial elèctric dins i fora de la cèl·lula.
Per exemple, imagini posar transistors fets de grafè al llarg d'una medul·la espinal
danyada. Aquests transistors podrien detectar impulsos nerviosos en la secció danyada
de la medul·la espinal i dirigir-los cap a l'àrea danyada dels nervis en els músculs. Això
podria permetre que les persones recuperin l'ús dels braços o cames després d'una lesió
de medul·la espinal.
Aquest tipus de tecnologia podria utilitzar-se per controlar una cama o un braç artificial
mecànic. En extremitats mecàniques artificials, s'utilitzen petits motors en lloc dels
músculs per a crear moviment. L'aparell biònic de grafè podria transmetre senyals
elèctrics als petits motors en una extremitat artificial, que els faria moure.
Disponible aviat?
Hi pots haver notat que les paraules “és possible” i “podria” s’han utilitzat moltes
vegades en aquest article. És perquè encara hi ha un llarg camí per recórrer abans que
qualsevol d'aquestes aplicacions es faci realitat.
Un dels obstacles que cal superar és com fer les fulles de grafè el suficientment grans i
purs (que només continguin carboni) per a ser útils. Qualsevol àtom que no sigui de
carboni pot pertorbar el patró hexagonal perfecte del grafè. Moltes de les mostres
produïdes per les investigacions són només uns pocs mil·límetres quadrats de grandària,
però han estat reportades fulles de fins a 76 centímetres de diàmetre, i semblen sorgir
avanços cada mes.
La clau és que la capa ha de ser de només un àtom de gruix i que tinguin tots els seus
àtoms disposats en anells perfectes de sis cares. Això és molt difícil de controlar quan es
produeixen cristalls purs. Un mètode que s'usa comunament, anomenat deposició
química de vapor, consisteix en fer passar gas de metà (CH4) a través d'una làmina de
coure. A altes temperatures (800-1000 °C), el metà diposita el seu carboni −en làmines
hexagonals idealment perfectes− i l'hidrogen és alliberat.
En un altre mètode, el grafit es dissol en un dissolvent i després es ruixa en capes
primes fent servir impressores d'injecció de tinta. El dissolvent s'evapora i queda el
grafè.
Però, encara cap d'aquests mètodes s’ha perfeccionat. La cursa consistirà en saber qui
serà el primer en demostrar si aquest material meravellós pot arribar a l'altura del seu
potencial!
dimecres, 16 de març del 2016
Les set principals energies renovables
La més coneguda, es la energia solar, es a dir, l'energia creada a partir de l'energia del sol. D'aquesta, deriven tres tipus d'energies. L'energia solar fotovoltaica, que utilitza la llum del sol, la energia solar tèrmica, que usa la calor produïda pel sol i la termosolar que es similar a l'anterior
Una altra molt important es a eòlica, que es l'energia provocada per la força del vent. Es solen usar aerogeneradors o molins de vent.
L'energia hidràulica es una energia que utilitza l'energia del moviment de l'aigua dels rius per generar energia cinètica, que després es transforma en electricitat. Es la més estesa.
Les energies marines usen l'energia creada per les ones del mar o l'energia osmòtica creada per la sal.
L'energia mareomotriu s'aprofita del moviment de les marees per produir energia.
L'energia geotèrmica es una de les menys conegudes. Es basa en l' utilització de l'energia interna del planeta per produir energia. No contamina.
Finalment la bioenergia, es una energia que prové de la crema de cultius amb l'objectiu de crear biomassa o biogàs. També contamina
Una altra molt important es a eòlica, que es l'energia provocada per la força del vent. Es solen usar aerogeneradors o molins de vent.
L'energia hidràulica es una energia que utilitza l'energia del moviment de l'aigua dels rius per generar energia cinètica, que després es transforma en electricitat. Es la més estesa.
Les energies marines usen l'energia creada per les ones del mar o l'energia osmòtica creada per la sal.
L'energia mareomotriu s'aprofita del moviment de les marees per produir energia.
L'energia geotèrmica es una de les menys conegudes. Es basa en l' utilització de l'energia interna del planeta per produir energia. No contamina.
Finalment la bioenergia, es una energia que prové de la crema de cultius amb l'objectiu de crear biomassa o biogàs. També contamina
dilluns, 14 de març del 2016
L'energia tèrmica i les seves aplicacions
L'energia tèrmica es l'energia que té la matèria deguda a la seva temperatura. Es a dir, l'alta temperatura a la que està la matèria pot produir energia. El sistema més utilitzat es basa en cremar combustibles amb la finalitat de crear vapor d'aigua, que més tard amb unes turbines s'usa per crear electricitat.
La forma renovable de utilitzar aquesta energia es l'energia solar tèrmica, en la que els sol es concentra amb miralls per evaporar l'aigua i crear electricitat.
Una manera d'usar l'aigua calenta, a més de per crear electricitat, es per encalentir les cases fent passar tubs d'aigua calenta pel terra, també dit sòl radiant.
La forma renovable de utilitzar aquesta energia es l'energia solar tèrmica, en la que els sol es concentra amb miralls per evaporar l'aigua i crear electricitat.
Una manera d'usar l'aigua calenta, a més de per crear electricitat, es per encalentir les cases fent passar tubs d'aigua calenta pel terra, també dit sòl radiant.
Ventatges i inconvenients de l'energia maremotriu
L'energia mareomotriu té tots els avantatges que tenen les energies sostenibles. Es a dir, es il·limitada i no contamina. A més, no fa gens de renou i no altera el medi, ja que aprofita les marees.
Però en canvi, té l'inconvenient de que el cost de la instal·lació es molt elevat i, sobretot, que l'impacte ambiental es molt gros. A més, només poden estar situades a llocs on hi hagi molta freqüència de marees.
Però en canvi, té l'inconvenient de que el cost de la instal·lació es molt elevat i, sobretot, que l'impacte ambiental es molt gros. A més, només poden estar situades a llocs on hi hagi molta freqüència de marees.
divendres, 11 de març del 2016
Diferència entre les energies alternatives i les convencionals
El que les diferencia es que la majoria de les energies alternatives són renovables i no contaminen. Això es així perquè han de ser energies millors que les clàssiques, una bona alternativa que no contamini contribuint a reduir el canvi climàtic i que l'energia sigui perduradora, que no s'acabi en explotar-la.
Per tant, una altra diferència es que les energies convencionals es basen en consumir recursos i, les energies alternatives es basen en aprofitar-se de la energia que el medi no aprofita al 100%.
Per tant, una altra diferència es que les energies convencionals es basen en consumir recursos i, les energies alternatives es basen en aprofitar-se de la energia que el medi no aprofita al 100%.
Obtenció d'energies alternatives en la actualitat
En l'actualitat, les energies alternatives s'obtenen mitjançant processos que ens permetin aprofitar energia que el medi no aprofita en la seva totalitat.
Per exemple, per un riu baixa aigua, fa un moviment per avall, un moviment cinètic provocat per el desnivell provocat pel cicle de l'aigua. Es suficient col·locar un molí d'aigua per generar energia cinètica a partir del moviment de l'aigua, produint electricitat.
Altres exemples l'energia solar tèrmica, que utilitza l'energia que desprèn els sol per encalentir aigua amb la que produir energia o la mareomotriu que usa les marees creades per la lluna.
Per exemple, per un riu baixa aigua, fa un moviment per avall, un moviment cinètic provocat per el desnivell provocat pel cicle de l'aigua. Es suficient col·locar un molí d'aigua per generar energia cinètica a partir del moviment de l'aigua, produint electricitat.
Altres exemples l'energia solar tèrmica, que utilitza l'energia que desprèn els sol per encalentir aigua amb la que produir energia o la mareomotriu que usa les marees creades per la lluna.
Subscriure's a:
Missatges (Atom)