El carbono es un elemento químico que puede formar diferentes tipos de materiales con propiedades muy variadas, como el grafito, el diamante o los nanotubos de carbono.
Uno de estos materiales es el aerografito, una espuma sintética de carbono que se considera uno de los materiales más ligeros del mundo.
El aerografito tiene una densidad de solo 0,18 mg/cm³, lo que significa que está compuesto por un 99,9% de aire. Su estructura consiste en una red de tubos de carbono interconectados que tienen un diámetro de microescala y un grosor de pared de unos 15 nm.
El aerografito tiene propiedades mecánicas, eléctricas y ópticas muy interesantes, como una alta elasticidad, una baja resistencia al aire, una conductividad eléctrica variable y una superhidrofobicidad.
Estas características lo hacen potencialmente útil para aplicaciones como baterías de iones de litio, ropa impermeable o escudos de protección para satélites.
¿Qué es el aerografito?
El aerografito es un tipo de espuma sintética de carbono que se obtiene mediante un proceso de deposición química de vapor usando una plantilla de óxido de zinc.
Este proceso consiste en introducir una espuma metálica de óxido de zinc en una cámara donde se inyecta un gas precursor que contiene átomos de carbono.
El gas precursor se descompone por la acción del calor y los átomos de carbono se depositan sobre la superficie de la espuma metálica formando una capa muy fina. Luego se elimina la espuma metálica mediante un tratamiento químico o térmico, dejando solo la capa de carbono con forma de red tridimensional. El resultado es una espuma muy ligera y porosa que tiene una densidad de solo 0,18 mg/cm³.
El aerografito tiene una estructura formada por tubos de carbono interconectados que tienen un diámetro de microescala y un grosor de pared de unos 15 nm.
Estos tubos son huecos y tienen una forma irregular, lo que les confiere una gran flexibilidad y resistencia. El aerografito puede soportar cargas muy altas sin deformarse o romperse, y puede recuperar su forma original después de ser comprimido o estirado. Además, el aerografito tiene una baja resistencia al aire, lo que significa que puede flotar en el aire durante mucho tiempo si se le aplica una pequeña fuerza.
El aerografito también tiene propiedades eléctricas y ópticas muy interesantes. Su conductividad eléctrica depende del grado de compresión que se le aplique, lo que le permite actuar como un interruptor o un sensor. Por ejemplo, si se le aplica una presión, su conductividad aumenta y puede encender una luz o transmitir una señal eléctrica.
Por otro lado, el aerografito es capaz de absorber casi toda la luz visible que incide sobre él, lo que le da un aspecto negro mate. Sin embargo, si se le aplica una tensión eléctrica, puede emitir luz en diferentes colores debido a la excitación de los electrones en los tubos de carbono.
Otra propiedad notable del aerografito es su superhidrofobicidad, es decir, su capacidad para repeler el agua. El aerografito tiene una superficie muy irregular y llena de huecos, lo que hace que las gotas de agua no puedan adherirse a él y resbalen fácilmente. Esto le confiere una gran resistencia a la corrosión y a la suciedad, y también le permite flotar sobre el agua sin hundirse.
Aplicaciones tecnológicas del aerografito
El aerografito es un material muy prometedor para el desarrollo de nuevas tecnologías debido a sus propiedades únicas. Algunas de las posibles aplicaciones del aerografito son las siguientes:
Baterías de iones de litio:
El aerografito puede usarse como material de electrodo para mejorar el rendimiento y la capacidad de las baterías de iones de litio, que son las más usadas en dispositivos electrónicos como teléfonos móviles o portátiles. El aerografito tiene una alta superficie específica, lo que significa que puede almacenar más iones de litio por unidad de masa.
Además, su baja densidad y su alta conductividad eléctrica le permiten reducir el peso y la resistencia interna de las baterías, lo que se traduce en una mayor duración y eficiencia.
Ropa impermeable:
El aerografito puede aplicarse sobre tejidos para crear ropa impermeable y transpirable. Al ser superhidrofóbico, el aerografito impide que el agua penetre en el tejido, pero al mismo tiempo permite que el vapor de agua salga al exterior. Esto hace que la ropa sea más cómoda y proteja mejor del frío y la humedad.
Escudos de protección para satélites:
El aerografito puede usarse como material de recubrimiento para los satélites artificiales que orbitan alrededor de la Tierra. Al tener una baja resistencia al aire, el aerografito reduce el rozamiento y el calentamiento que sufren los satélites por la fricción con la atmósfera.
Además, al ser capaz de absorber y emitir luz, el aerografito puede regular la temperatura y la energía de los satélites, así como camuflarlos o identificarlos según sea necesario.
El aerografito es un material muy ligero y versátil que tiene propiedades mecánicas, eléctricas y ópticas muy interesantes. Su estructura consiste en una red de tubos de carbono interconectados que tienen un diámetro de microescala y un grosor de pared de unos 15 nm.
El aerografito se obtiene mediante un proceso de deposición química de vapor usando una plantilla de óxido de zinc. El aerografito tiene potenciales aplicaciones en el campo de la tecnología, como baterías de iones de litio, ropa impermeable o escudos de protección para satélites. El aerografito es un ejemplo más de cómo el carbono puede formar materiales con propiedades muy variadas y útiles para la humanidad.
