Una nueva tinta de grafeno amplía los límites del desarrollo de productos
Inicialmente, el plan de desarrollo de HIGRAPHINK (Highly Conductive Graphene Ink) consistía en demostrar la viabilidad del grafeno como aditivo para materiales semiconductores orgánicos, con el fin de impulsar la creación de pantallas con diodos emisores de luz orgánicos (OLED) en calidad de prueba de concepto. Sin embargo, el proyecto tuvo tanto éxito a la hora de obtener grafeno con propiedades antes impensables que su organizadora, la Universidad de Cambridge, decidió seguir el camino hacia su comercialización. «Probablemente este fue el desafío clave al que nos enfrentamos en este proyecto», recuerda el Prof. Andrea Ferrari, director del Cambridge Graphene Centre y coordinador del proyecto. «En un momento dado, tuvimos que decidir, sobre la base de la novedad que teníamos entre manos, centrarnos en los aspectos de producción de nuestra tinta de grafeno y dejar de analizar otras opciones que habíamos pensado inicialmente». No sin falta de razón. Dos años y medio después del inicio del proyecto y seis meses después de su finalización, HIGRAPHINK ha dado como resultado la producción de un material con un rendimiento de exfoliación del 100 %, frente al 1 % que se podía alcanzar antes del inicio del proyecto. La nueva tinta tiene una movilidad diez veces mayor que las que se utilizan actualmente en los OLED. Ahora, el sector puede producir decenas de miles de litros al año, mientras que antes de los resultados de HIGRAPHINK solo podían esperar obtener cantidades del orden de miligramos diarios. «Para llegar a ese punto, empezamos por grafito y utilizamos una técnica llamada microfluidización: introdujimos el grafito por canales muy pequeños, con una alta presión de cizalladura, con la cual se logra separar los copos de grafito, y obtuvimos un rendimiento órdenes de magnitud superior que el que se había alcanzado antes de este proyecto. Ahora disponemos de tintas de alta conductividad y baja resistencia a la cizalladura con las que se puede imprimir sobre distintos sustratos para obtener resultados que nunca se habían conseguido antes del inicio del proyecto. El equipo probó el nuevo material en distintos dispositivos. Es destacable la creación de láseres ultrarrápidos incorporando la tinta en polímeros, encima de una fibra óptica. El material también se utilizó para modular luz en el rango de los terahercios, lo cual es el primer paso para crear láseres ultrarrápidos de terahercios. El equipo creó dispositivos que se pueden conmutar con luz, e incluso nuevos dispositivos de memoria. «También hemos podido extender la técnica a otros materiales en capas, como el fosforeno o el nitruro de boro», añade el Prof. Ferrari. Como resultado, en cuanto se refiere a las aplicaciones, parece que el único límite es la imaginación. HIGRAPHINK dio como resultado la creación de una empresa derivada llamada Cambridge Graphene Ltd, que recientemente fue adquirida por Versarien, una empresa de Reino Unido que explota nuevos materiales para crear soluciones innovadoras de ingeniería. Además, el material está disponible para su adquisición en el catálogo de Sigma-Aldrich, que ahora pertenece a Merck. «Nuestra intención era crear grafeno con propiedades lo suficientemente buenas como para utilizarlo en transistores con cierta flexibilidad. También lo conseguimos y ahora trabajamos con una empresa llamada FlexEnable para integrar nuestro material en el diseño de futuras pantallas OLED», añade el Prof. Ferrari. Aunque el profesor de nanotecnología de la Universidad de Cambridge admite que es difícil prever cuál será la aplicación de mayor éxito de esta tinta de grafeno, dice que la aplicación final puede ser para dispositivos flexibles y plegables, recubrimientos, composites, sensores o dispositivos de almacenamiento de energía. «Logramos desarrollar una técnica nueva para crear grandes cantidades de tinta de alta calidad. Esto significa que existen posibilidades en sectores con demanda para aplicaciones que van desde baterías a supercondensadores, pantallas, electrónica flexible, optoelectrónica, composites, recubrimientos e incluso dispositivos médicos. No estamos limitados a un área en particular», dice el Prof. Ferrari. Una de las aplicaciones en las que cree especialmente es la integración de la tinta en baterías. Gracias a ella, se podrían obtener baterías con mayor densidad de almacenamiento y capacidad de reciclaje. De hecho, este proceso de integración ya está en desarrollo: aunque el Prof. Ferrari opina que es demasiado pronto como para dar información, ya ha obtenido fondos adicionales para llevar la técnica de fabricación de HIGRAPHINK a las baterías.
Palabras clave
HIGRAPHINK, grafeno, tinta, optoelectrónica, pilas, OLED, FlexEnable, Cambridge Graphene, microfluidización, láser ultrarrápido
