El grafeno y sus aplicaciones en la construcción o arquitectura

Grafeno en arquitectura y construcción

Entre los diferentes materiales que están enmarcando la nueva era tecnológica e innovadora del sector de la arquitectura construcción, está el grafeno en construcción, que sin duda nos propone una revolución de nanotecnología aplicada a la eficiencia energética de la nueva obra moderna.

Uno de los primeros proyectos que se presentó en base a partir de un material compuesto de grafeno fue el Hydra Skyscraper (Imagen de portada)  por un estudio multidisciplinar serbio formado por Milos Vlastic, Vuk Djordjevic, Ana Lazovic, Milica Stankovic que tuvo un reconocimiento de honor en arquitectura ante los premios EVOLO.

El grafeno, con su resistencia sin precedentes y su asombrosa conductividad, tiene el potencial de revolucionar industrias desde la electrónica, la energía o la construcción

Se pretendía, ante alta conductividad térmica y eléctrica de este material, además de su gran resistencia superando en doscientas veces al acero, captar la energía que se produce durante las tormentas eléctricas y almacenar la energía producida en mega-baterías ubicadas en la base del edificio.

Futuro o no, ya se veía venir las posibilidades del grafeno en la arquitectura tanto el campo de la tecnología como las diversas aplicaciones que puede tener.

Un ejemplo rápido, el concepto “Grafeno Loft” Una forma distinta a lo tradicional, mejorando el uso de los elementos estructurales, utilizando la forma del hexágono como base, y la fuerza de el grafeno y sus aplicaciones como material principal.

Pero… ¿Qué pasa cuando lo comparamos con otros materiales de construcción? Sus propiedades se realzan aun más, como podemos comprobar en la siguiente tabla comparativa del grafeno con otros materiales:

Podemos reconocer que el grafeno será el material del futuro. Los últimos estudios realizados por algunas universidades europeas han permitido obtener materiales que mejoran de manera considerable el rendimiento de las células de los captadores solares y su eficiencia,  como fruto de estas investigaciones se han podido obtener materiales como el aerogel de grafeno que se caracteriza  por ser un material ligero y altamente eficiente como aislamiento térmico.

Un estudio de la Unversidad de UCAM demuestra la eficiencia de este material tan innovador frente aplicaciones de construcción como el  hormigón. Podemos leer más desde el artículo… «la aplicación más inmediata y necesaria es: que en pilares, tubos, carreteras, pantallas de hormigón y en presas, elementos que requieren de una mayor durabilidad en el tiempo, este aditivo reducirá la utilización de cementos que contaminan severamente, lo que es bueno para el medio ambiente y modificará el procedimiento de construcción tradicional de materiales con hormigón».

Propiedades del grafeno

• Gran conductor de la electricidad: Supera con creces las propiedades de materiales que habitualmente empleamos como el cobre y necesita menor cantidad de electricidad para transportar energía en relación a otros materiales como el silicio, de manera que el grafeno es capaz de generar energía eléctrica a partir de la energía del sol.
• Enorme dureza. Se trata de un material unas 200 veces más duro que el acero, pudiéndose asimilar a la del diamante. Por ello hablamos de que será resistente al desgaste, y capaz de soportar elevadas cargas.
• Gran flexibilidad. Presenta una gran elasticidad lo que lo hacen un material moldeable, permitiendo así gran variedad de aplicaciones.
• Puede reaccionar con otras sustancias. Esta propiedad permite poder crear materiales nuevos a partir de la estructura inicial del mismo, con la posibilidad de incrementar sus aplicaciones.

Además según investigaciones de un equipo de científicos españoles puede absorber toda la luz en su monocapa atómica, pudiendo captar la luz de diferentes colores, lo que lo convierten en ideal para desarrollo de materiales fotosensores de aplicación en captadores solares fotovoltaicos de alta eficiencia, debido a que los captadores que se fabrican actualmente están desarrollados con materiales semiconductores como el silicio, de forma que sólo pueden captar y absorber una parte de la radiación infrarroja recibida del sol.

El grafeno y sus aplicaciones en construcción: Aislamientos y equipos de alta eficiencia

Entre las aplicaciones de grafeno dentro del campo de la construcción, y en particular para mejorar la eficiencia energética en edificios, destacan los siguientes materiales obtenidos a partir del mismo:

• Aerogel de grafeno, el cual, dado que se trata del material más ligero y eficiente como  aislamiento térmico, permite su aplicación para obtener soluciones de ahorro energético de altas  prestaciones.
• Se podrán emplear como aislamientos láminas de unos 5 mm de espesor de aerogel de     grafeno, con lo cual estamos hablando de espesores mucho menores que los aislantes tradicionales,   lo que va a permitir un gran ahorro de espacio y mejora de la eficiencia energética, no solo en la        construcción de edificios, sino también en la fabricación de paneles solares. Además de su mínimo   espesor,  se trata de un material muy flexible y fuerte, de alta   resistencia a   acciones mecánicas y   de fácil instalación.
• En la fabricación de paneles solares de doble tubo con el objetivo de aislar la conexión entre el  panel y el tanque de almacenamiento de agua.
• Recubrimientos de óxido de titanio de nanopartítulas, para recubrimiento y protección de tubos ,con lo que se mejora su eficiencia y su duración y se protegen de la acción de agentes  externos como las inclemencias meteorológicas, los rayo ultravioleta, y de otro tipo de acciones de   tipo mecánico.  El óxido de titano presenta muy buenas propiedades como fotocatalizador y protege    al tubo  de cualquier agresión del exterior.
• Fabricación de paneles solares fotovoltaicos con células realizadas con aerogel de grafeno,   dado su elevado rendimiento al absorber toda la luz solar y sus buenas prestaciones como material  fotosensible, facilitándose el montaje y la instalación de los mismos al ser un material ligero,    incrementando su vida útil y mejorando su eficiencia y su rendimiento y reduciendo costes para las     empresas
• Fabricación de cables de conexión en los paneles solares de gran eficiencia, debido a la menor  tasa de conductividad del aerogel, haciéndolo de gran utilidad y sobre todo en instalaciones solares.

Es un material extremadamente fuerte, elástico y sus innumerables y asombrosas cualidades  le han dado ha conocer como el nombre del «material milagro». Señalado por muchos expertos como el ingrediente que revolucionará la electrónica, también se espera que llegue a la arquitectura y a la ingeniería para destronar al todo poderoso hormigón e incluso al acero más resistente.

Aplicaciones más importantes del grafeno

Además de estas aplicaciones, el campo de la nanotecnología presenta muchas otras que se podrán aplicar dentro de la construcción, que podrán ayudarnos a mejorar en la calidad del edificio acabado así como en que el mismo pueda ser eficiente energéticamente y sobre todo respetuoso con el medio ambiente. Algunos otros usos del grafeno:

1. Electrónica:
   • Transistores ultrarrápidos.
   • Pantallas táctiles flexibles y transparentes.
   • Componentes electrónicos más eficientes y pequeños.
2. Energía:
   • Baterías con mayor capacidad y tiempos de carga más rápidos.
   • Celdas solares más eficientes y flexibles.
   • Supercondensadores con alta capacidad de almacenamiento.
3. Materiales compuestos:
   • Refuerzo de materiales para hacerlos más fuertes y ligeros.
   • Mejora de propiedades térmicas y eléctricas en compuestos.
4. Medicina:
   • Entrega dirigida de fármacos.
   • Sensores biomédicos.
   • Materiales para implantes.
5. Filtración y desalinización:
   • Membranas de grafeno para la purificación de agua.
   • Filtración de gases y líquidos a nivel molecular.
6. Sensores:
   • Detección de gases y líquidos a niveles muy bajos.
   • Sensores de alta sensibilidad para aplicaciones biomédicas y ambientales.
7. Fotónica y optoelectrónica:
   • Moduladores de luz ultrarrápidos.
   • Detectores de luz más eficientes.
8. Aeronáutica y automoción:
   • Materiales más ligeros y resistentes para aviones y vehículos.
   • Recubrimientos protectores y conductivos.
9. Recubrimientos y películas:
   • Barreras protectoras contra la corrosión.
   • Recubrimientos conductivos transparentes.
10. Telecomunicaciones:

• • Mejora de dispositivos ópticos para transmisión de datos a alta velocidad.

Algunas de sus aplicaciones del grafeno están orientadas a mejorar el aislamiento térmico de los edificios con mínimos espesores (Ver artículo sobre tipos y propiedades de los materiales aislantes), fabricación de materiales o aleaciones resistentes a la corrosión, que no se oxiden, duraderos, resistentes a la acción del fuego, de la humedad, facilidad de mantenimiento y limpieza, etc.

……………………………….

Enlaces de interés:

• Materiales innovadores. ¿Dónde buscar?
• El urbanismo vivo y ecológico.
• Calefacción y refrigeración por algas.
• Luz e iluminación natural.
• El plástico en la arquitectura actual.