Síntesis de Grafeno

Introducción

El grafeno es una sustancia formada por carbono puro, con átomos dispuestos en un patrón regular hexagonal similar al grafito, pero en una hoja de un átomo de espesor. Es muy ligero, una lámina de 1 metro cuadrado pesa tan sólo 0,77 miligramos.
Es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano (como panal de abeja) formado por átomos de carbono y enlaces covalentes que segeneran a partir de la superposición de los híbridos sp2 de los carbonos enlazados.
El nombre proviene de intercambio –en el vocablo grafito– de sufijos: «ito» por «eno»: propio de los carbonos con enlaces dobles. En realidad, la estructura del grafito puede considerarse una pila de gran cantidad de láminas de grafeno superpuestas. Los enlaces entre las distintas capas de grafeno apiladas sedeben a fuerzas de Van der Waals e interacciones de los orbitales π de los átomos de carbono.
El Premio Nobel de Física de 2010 se le otorgó a Andréy Gueim y a Konstantín Novosiólov por sus revolucionarios descubrimientos acerca de este material.
En el trabajo presentado a continuación se espera obtener grafeno a partir de residuos de carbón, sustituyendo al Grafito como materia prima, y de estamanera eliminar uno de los pasos de producción en la obtención del material ya mencionado con antelación, propiciando un ahorro energético y una reducción de costo.




















Planteamiento del Problema

El carbono es uno de los elementos más abundantes en la Tierra, con un ilimitado número de aplicaciones en la industria y en la vida cotidiana. Este proyectotiene como eje central la obtención de “Grafeno” a partir de residuos de carbón.
Haciendo uso de una técnica que permita, la obtención del bien mencionado antes, para su aplicación como material de ingeniería en áreas como la eléctrica, electrónica, diseño y construcción, entre otras.

El compuesto objetivo, se obtiene en la actualidad, a partir de Grafito, un producto del Carbón mineral, elcual posteriormente es transformado nuevamente en una relación (Carbón-Grafito-Grafeno) lo cual representa un desperdicio energético y económico, dado que producir Grafito a partir de carbón requiere de una temperatura mayor a los 2500 0C.
Sumando además que la transformación de Grafito a Grafeno requiere nuevamente de energía, pues requiere de procesos de separación como Centrifugación.Para responder a esta problemática se hará un remplazo de materia prima usando Carbón en lugar de Grafito, particularmente, Carbón de desecho que producen las industrias dedicadas al petróleo en la zona.

A partir de lo ya descrito anteriormente, se presenta una técnica de Síntesis para la producción de Grafeno, permitiendo así aprovechar los desechos de carbón y por supuesto producir unmaterial de ingeniería de calidad.










Justificación

Este proyecto ataca el punto de tener la vocación para volver a reutilizar los materiales orgánicos que se usan industrialmente todos los días no solo en la zona, si no en el mundo, nos referimos al carbón. El carbón es un compuesto orgánico que no es renovable y se ha vuelto una problemática mundial sobre su uso en diferentestipos de energía.

Este proyecto dará uso a los residuos de carbón, para darle vida al grafeno, y con esto cerrar el ciclo completo de la utilización del carbón desechado.

Beneficiando, de esta manera primeramente a las industrias de refinación al darle un uso a sus residuos de proceso, así como también a las industrias metalúrgicas al proveerlas de un material de ingeniería con propiedadesversátiles, tales como buena conductividad eléctrica, resistencia térmica alta y dureza mayor al acero.




















Impactos

Clasificación y desglose de los tipos de Impacto en las áreas Social, Tecnológica, Ambiental y Económica.

Impacto social

El grafeno, estará disponible al consumidor a través de productos elaborados a base del mismo, como baterías,...