Parecía hormigón normal. Se derramó como hormigón normal. Pero tenía un superpoder.
James Baker, director ejecutivo de Graphene@Manchester, no podía creer lo que estaba viendo mientras observaba la instalación de un nuevo piso de discoteca en el desarrollo Depot Mayfield de Manchester.
La losa de concreto se estaba fraguando tan rápido y tan fuerte que los constructores habían comenzado a deslizar máquinas pulidoras sobre la parte más seca del piso mientras sus colegas aún vertían el otro extremo de la pista.
«Normalmente, tendrías que esperar una semana antes de poder hacer eso», dice. La instalación, en octubre del año pasado, tomó menos de un día.
Este hormigón era especial porque contenía una pequeña pero transformadora cantidad de grafeno, copos microscópicos de átomos de carbono dispuestos en una red de panal.
El grafeno es el material más fuerte jamás descubierto, pero durante casi dos décadas ha luchado por encontrar un papel revolucionario en los productos comerciales. ¿Eso está a punto de cambiar?
Además de mejorar las propiedades mecánicas de ciertos materiales, se espera que el grafeno también pueda hacer que algunos proyectos sean más ecológicos.
«Al agregar tan solo un 0,1 % de grafeno en el cemento y los agregados, potencialmente puede usar menos material para obtener el mismo rendimiento», explica el Sr. Baker. Reducir la cantidad de hormigón utilizado en la construcción, por ejemplo, en un 30%, podría reducir las emisiones globales de CO2 en un 2-3%, estima.
Además de la discoteca sobre ruedas, el Sr. Baker y sus colegas también probaron el concreto con infusión de grafeno, conocido como concretene, en el piso de un gimnasio en Wiltshire y algunos proyectos viales, que incluyen una sección de la A1 varios cientos de metros de largo en Northumberland.
El equipo también verterá hormigón en un proyecto aún no revelado en los Emiratos Árabes Unidos este año.
Estas primeras pruebas han incluido proyectos bastante sencillos, explica el Sr. Baker: losas de piso, en lugar de paredes o plataformas elevadas, que podrían ser más riesgosas. Sin embargo, hasta ahora, el concretene se ha comportado como se esperaba.
Pero, ¿por qué el grafeno tiene este efecto en el hormigón? Las fibras de carbono se han utilizado anteriormente para reforzar el hormigón y el grafeno (aunque sus copos son mucho más pequeños que las fibras de carbono) desempeña un papel similar, dice Lisa Scullion del Centro de Innovación en Ingeniería de Grafeno de la Universidad de Manchester.
Sin embargo, hay más que eso sucediendo. Los fragmentos de grafeno también pueden cambiar la forma en que el concreto se asienta a su alrededor.
«Casi proporciona sitios de nucleación en la superficie del grafeno, para regular esa estructura dentro del hormigón», dice el Dr. Scullion, y agrega que los científicos aún están trabajando en las consecuencias de esto. Podría hacer que el concreto sea más denso o cambiar la estructura de los poros dentro del concreto. Algo más parecido a un bloque de queso cheddar, a diferencia del queso suizo, tal vez.
Es suficiente para eliminar el requisito de barras de acero de refuerzo dentro del concreto en algunas aplicaciones, dice el Dr. Scullion.
Más allá del concreto, el grafeno también podría mejorar la durabilidad de las pinturas y los revestimientos, evitando la oxidación. «Debido a que tiene todos estos pequeños copos, el agua y los iones corrosivos no pueden penetrar el metal tan rápido», dice el Dr. Scullion.
Y al mejorar la resistencia de los materiales de construcción, los arquitectos algún día podrían diseñar fachadas mucho más elaboradas e irregulares, tal vez algunas inspiradas en las formas de la naturaleza, sugiere Pasquale Cavaliere de la Universidad de Salento.
El grafeno ha sido objeto de entusiasmo durante años, desde su descubrimiento en la Universidad de Manchester en 2004. El entusiasmo que lo rodea se ha convertirse en objeto de estudio y hay algunos que siguen siendo escépticos de que esté a la altura de estas elevadas expectativas.
El revuelo en torno al grafeno ha llevado a una situación de «salvaje oeste» en la que algunos productos que contienen el material pueden tener un precio elevado pero en realidad son de baja calidad. dijo Krister Svensson, profesor asociado de física en la Universidad de Karlstad en una entrevista publicada en 2019.
Él le dice a BBC News que la calidad del grafeno en uso hoy en día varía mucho. Además, cuestiona si el uso de grafeno como agente de refuerzo es realmente necesario, ya que el grafito y las fibras de carbono pueden desempeñar un papel similar.
«El grafeno todavía es relativamente joven», admite el Sr. Baker. Pero él y sus colegas están decididos a «acelerar la adopción del grafeno», añade.
Las empresas que han experimentado con el material a veces han descubierto que tiene usos ligeramente diferentes a los previstos inicialmente.
«Nos encanta el grafeno», dice Debbie Mielewski, miembro técnico de sostenibilidad en Ford. Ella dice que desde 2018, el fabricante de automóviles ha enviado entre seis y siete millones de vehículos, principalmente en América del Norte, que contienen grafeno en un puñado de piezas.
Al principio, ella y su equipo estaban interesados en el grafeno debido a sus capacidades para mejorar la fuerza. Pero descubrieron que en realidad era más útil en términos de reducción del ruido y la vibración, o de mejora de la resistencia al calor.
Los automóviles, incluidos los SUV F-150 y Explorer, ahora contienen 12 componentes pequeños dentro y alrededor del motor, como cubiertas de bombas o soportes de tubos de agua que cuentan con grafeno, en parte porque absorbe el ruido.
Dependiendo de la frecuencia del sonido en cuestión, estos componentes pueden reducir el ruido que se escucha dentro del vehículo entre un 12 % y un 25 %, dice el Dr. Mielewski.
También hizo que esas partes fueran más livianas, reduciendo la masa total del automóvil en aproximadamente una libra y media (680 g). Esto significa que estos vehículos usan un poco menos de combustible y, por lo tanto, tienen menos emisiones de CO2 durante su vida útil.
Ford está trabajando con las empresas estadounidenses, XG Sciences y Eagle Industries, en varias aplicaciones de grafeno.
El Dr. Mielewski dice que el fabricante de automóviles está explorando la posibilidad de agregar grafeno a los plásticos dentro del vehículo para hacerlos más fuertes, pero explica que, hasta ahora, no han podido dispersar el grafeno dentro del plástico como se esperaba.
Esto suele ser un obstáculo clave al agregar grafeno a un material en particular. Para mejorar realmente sus propiedades, el grafeno debe dispersarse uniformemente. Pero dependiendo de cómo se forme o se mezcle el material, y de las temperaturas y presiones involucradas en ese proceso, puede ser complicado lograr el resultado deseado.
Es un poco más complicado que esto, pero imagina tratar de obtener una distribución uniforme de pasas en un pastel de frutas cuando la masa está demasiado líquida.
Obtener una mezcla deliciosamente uniforme, y un material inequívocamente mejorado con la adición de grafeno, es el objetivo de todos estos investigadores y empresas.
Porque con el grafeno, la prueba está definitivamente en el pudín.
