Grafeno: el material de un solo átomo de espesor

En 2004, un equipo de la Universidad de Manchester encabezado por Andre Geim y Konstantin Novoselov publicó en Science cómo aislar y medir películas de carbono de un átomo de espesor ^[1]. Seis años después recibieron el Premio Nobel de Física "por sus experimentos pioneros sobre el material bidimensional grafeno" ^[2].

Qué es, con precisión

La norma ISO/TS 80004-13 define el grafeno como una sola capa de átomos de carbono con hibridación sp² ^[3]. Cuando se apilan entre tres y diez capas se habla de grafeno de pocas capas ^[4], y cuando son muchas, de grafito, el mismo material de la mina de un lápiz.

Esta precisión importa fuera del laboratorio: en la práctica textil es habitual trabajar con derivados, como el óxido de grafeno o el óxido de grafeno reducido, cuyo comportamiento no es idéntico al de la lámina ideal ^[8].

Cuatro propiedades que explican el interés

• Resistencia. En láminas suspendidas de una sola capa se midió un módulo de Young de 1,0 TPa y una resistencia intrínseca de 130 GPa ^[5].
• Calor. Su conductividad térmica a temperatura ambiente se midió entre 4.840 y 5.300 W/m·K ^[6], frente a unos 401 W/m·K del cobre ^[7].
• Luz. Una sola capa absorbe el 2,3 % de la luz blanca que le llega, un valor fijado por una constante fundamental de la física ^[9].
• Electricidad. Los primeros trabajos ya mostraron movilidades de electrones de unos 10.000 cm²/V·s a temperatura ambiente ^[1].

De la lámina ideal a la prenda

Todas esas cifras corresponden a monocapas casi perfectas, medidas en condiciones de laboratorio. Una prenda no es eso. En un textil, el grafeno aparece como recubrimiento sobre la tela ^[10][11], como parte de una fibra compuesta ^[12] o como película laminada sobre un tejido ^[13], y el resultado final depende de cuánto material hay, en qué forma, y de qué tan bien se adhiere a la fibra después de usar y lavar la prenda.

Por eso el valor del grafeno para la ropa deportiva no está en una cifra récord, sino en las funciones concretas que se pueden medir en una prenda terminada: gestión del calor, conductividad para sensores, durabilidad. De cada una hablamos en las próximas entradas.

Por qué lo seguimos de cerca

En GoToGym revisamos la ciencia de materiales para separar lo que está demostrado de lo que todavía es promesa. Lo que se afirme de una prenda concreta se indica en su ficha de producto; este artículo describe el estado de la ciencia, no las propiedades de un artículo en particular.