Aerografito

Solemos tener la idea de que todo, hoy en día, está inventado. Los materiales son los que son y como mucho podemos mejorar ciertas cualidades uniéndolos entre si y creando variaciones de diversa índole.

No obstante, la ciencia nos sorprende cada día. Y como prueba de ello, os presento un material de reciente creación; el Aerografito. Un material espumoso formado por un 99,99% de aire y un 0,01% de carbono. 

Desde que, alrededor de 2010 se descubriese el grafeno por científicos británicos, muchos han sido aquellos que han decidido emprender la tarea de sacarle nuevas aplicaciones así como de modificar su estructura molecular para generar nuevos elementos siendo el Aerografito el que más prestaciones puede llegar a tener.

Poco se sabe de sus características a nivel molecular así como su estructura interna a pesar que ya hace un par de años que salieron a la luz los resultados de sus primeros análisis. Seguramente por privacidad de la patente.  No obstante, dicho material nos aporta unas características físicas y químicas muy interesantes que pueden ser aplicadas a diferentes ámbitos.

Pero primero de todo, ¿cómo se fabrica? 

Entendemos que no todos los que leemos este tipo de noticias no somos expertos en química de materiales ni tenemos conocimientos muy específicos, aun y así nunca está de más ver qué compuestos lo forman y cuál es el método para su creación.

En palabras textuales de Karl Schulte, profesor de la universidad de Hamburgo, dónde se creó el material;

“Para crear el material se utiliza óxido de zinc en polvo calentado a una temperatura de 900ºC para formar cristales. Con ellos se elaboran unas estructuras nanométricas que se conocen como “terapodos”, los filamentos de la “red” que conforman la estructura base para elaborar el aerografito.

Estos filamentos se moldean con una forma similar a una “píldora”, esta estructura se procesa en un reactor de vapor químico a 760ºC. Con este proceso, el material se enriquece con carbono quedando el zinc cubierto de una finísima capa de grafito.

Esto forma una la estructura en red del aerografito que, al aplicarle hidrógeno, éste reacciona con el oxígeno en el óxido de zinc y se acaba creando, con este proceso, la cobertura porosa llamada aerografito.

Caracteristicas del Aerografito

Un solo centímetro cúbico de este material pesa 0,18 miligramos. Eso implica que es 5.000 veces menos denso que el agua y 6 veces más ligero que el aire.

Además de ser un material superhidrofóbico, es decir, repele totalmente el agua.

Su composición se basa en malla de tubos de carbono, cada uno de los cuales mide 15 nanómetros de diámetro, que se relacionan y entretejen a niveles de micro-escala.

Esta estructura permite resistir hasta 40.000 veces su propio peso. Dicho así parece una gran resistencia, no obstante, no podemos olvidar la densidad del material por metro cúbico.

Es decir, si un metro cúbico de aerografeno pesa 0,2g. Todo este volumen podrá soportar 40.000 veces más su peso, un total de 8Kg de peso en estado de reposo.

Se ha demostrado que es muy buen conductor eléctrico, es dúctil, impermeable y puede soportar fuerzas de tracción y compresión muy elevadas. Al ser un elemento creado a base de nanotubos de carbono, su resistencia a la tracción es mucho más elevada que otros elementos espumosos.

La capacidad de compresión de este material puede llegar a una trigésima parte de su tamaño original. Obteniendo una mejor resistencia y conductividad en relación a la presión sometida.

Una vez se deja de dar presión, recupera rápidamente su forma original sin daños en su estructura.

Antes hablábamos que, sin comprimir, 1 metro cúbico de aerografeno era capaz de resistir 8kg de peso y, tal y como hemos visto aquí, su resistencia aumenta a medida que se comprime. Desgraciadamente no tenemos la información de la función matemática de dicho aumento, no obstante, viendo su resistencia inicial podríamos decir que crear materiales de aerografeno comprimido podríamos obtener elementos muy resistentes para aplicar a ámbitos como el que nos interesa, la construcción.

¿Cuáles son los objetivos que se plantean los científicos para este material?

Los científicos siempre basan sus investigaciones a un mercado en concreto y, sobretodo en la electrónica y telefonía hacia un producto más ecológico y de consumo cero aprovechando su alta conductividad eléctrica.

Así pues, su primera y principal apuesta se basa en la creación de baterías de teléfonos móviles, vehículos eléctricos y grandes dispositivos con base de aerografeno. Hecho por el cual minimizarían su peso y reducirían su consumo considerablemente.

No obstante, el material podría tener muchas otras aplicaciones como en sistemas electrónicos para aviación y satélites, así como en sistemas de purificación de agua, ya que podría actuar como absorbente de contaminantes.

Y ¿podría aplicarse a más ámbitos?

Siempre mirando en el ámbito que nos atañe, el de la construcción, el aerografito nos aporta unas características muy interesantes:

Primeramente es un material espumoso repelente al agua, moldeable y ligero. Es decir, es un material perfecto para colocar en cubiertas planas e inclinadas para evitar filtraciones de todo tipo sin sobrecargar la estructura en absoluto.

Debido a su composición física, su conductividad térmica es un poco peor que la del aire debido a que el carbono tiene mucha conductividad térmica (aunque solo es un 0,01%). Así pues, la creación de aislamientos térmicos con este material no serviría de nada a no ser que tenga propiedades acústicas que desconocemos.

Se habla sobre el uso de dicha espuma para la purificación del agua debido a su capacidad filtrante. Hecho por el cual podría aplicarse a sistemas de gestión y reaprovechamiento de aguas pluviales y grises de edificios unifamiliares y plurifamiliares.

Debido a que, mientras más se comprima el material, más resistencia y conductividad eléctrica tiene. Por norma general, y extrapolando mediante datos desconocidos, un material que tiene una buena conductividad eléctrica tiende a tener una buena conductividad térmica. Mediante este razonamiento, repito, general, podría llegar a crearse un material semiestructural (o de revestimiento) fino y compacto que, ubicado en fachadas, que permitiesen la absorción de calor de la radiación solar y, mediante inercia térmica de los materiales acompañantes, aprovechar al máximo dicha energía para su posterior reaprovechamiento térmico.

Estos son solo algunas de las ideas sobre cómo se podría aplicar dicho material en la construcción para hacerla más sostenible y eficiente. ¿Se te ocurre alguna más?

Debido a que se trata de un material sin explotar, ¿por qué no divagar sobre posibles utilidades?

¿Mezclándolo con hormigón podríamos obtener algunas ventajas?

¿Las vigas estructurales tienen su porcentaje de carbono predeterminado. ¿Se podría, de alguna manera, introducir dicho material en su fundición? ¿O se fundiría y dejaría de tener las propiedades iniciales?

¿Los armados de cimentación podrían reforzarse con dicha espuma impregnada en él?

¿Podría considerarse el revestimiento de tubos de agua y desagües con este material para minimizar posibles fugas de agua?