Grafeno y coltán: Oportunidad de desarrollo para la industria electrónica en Colombia - Paz Penagos, Hernán; Morales Mahecha, Esteban; Coy Sarmiento, Diego Arturo (Vía innova, 2023)
El escenario de las energías limpias y renovables ha atravesado un proceso de transformación con el descubrimiento de nuevas fuentes de generación y dispositivos para su almacenamiento. Se buscan soluciones sostenibles y eficientes para satisfacer la creciente demanda de energía de la población actual. En todo el mundo se reconocen los problemas ambientales relacionados con los combustibles fósiles, pero, para abandonarlos y que las energías renovables puedan cubrir la demanda actual, estas no solo deben entregar la cantidad de energía suficiente, sino que además deben acumularse y transportarse. En esta perspectiva, las baterías desempeñan un papel importante en distintas áreas, desde el almacenamiento de energía, hasta la alimentación de dispositivos electrónicos, vehículos eléctricos, etc. Los dispositivos electrónicos usan relativamente poca potencia, por lo que incluso pequeñas mejoras en las baterías han impulsado grandes cambios en su desempeño y empleabilidad diaria. La funcionalidades del grafeno y del coltán los hacen idóneos para una variedad de aplicaciones, que son al mismo tiempo, oportunidades de desarrollo para Colombia, tales como: purificación y desalinización del agua, sistemas de catalización destinados a la producción de hidrógeno y de espumas para fines de alumbrado y como elemento de calentamiento rápido; el grafeno usado como material de recubrimiento fotocatalítico en edificios inteligentes puede purificar el aire de las ciudades; también es un material prometedor en los campos de la electrónica impresa, los sensores, biosensores de transistores de efecto de campo a base de grafeno (GFET), biosensores ópticos y las celdas fotovoltaicas. Actualmente se estudia la posibilidad de incorporar microchips de grafeno implantados en dientes para la detección bacteriana y la monitorización de la higiene bucal podrá facilitar el estudio y prevención de las enfermedades periodontales en el futuro; en la Universidad de Manchester se obtuvieron nuevos preservativos de grafeno gracias a los polímeros compuestos de grafeno, que brindan mayor tasa de transferencia de calor, mejorando la sensibilidad y la capacidad para dispersar, de forma uniforme, fármacos activos para prevenir enfermedades de transmisión sexual, embarazo o incluso incrementar el placer sexual. Las láminas de grafeno también han sido utilizadas recientemente para medir los niveles de glucosa en sangre a través del sudor y proporcionar dosis farmacológicas a través de la piel. Esta investigación se enfoca en un estudio de caso: el dimensionamiento de una batería de Litio con grafito en ambos electrodos como alternativa de solución para el mayor almacenamiento de energía. En este proceso se amplía la participación del grafito en ambos electrodos, específicamente en el recubrimiento del cátodo mediante capas para disminuir las pérdidas y con eso mejorar el almacenamiento de la batería. Con esta propuesta tanto el ánodo como el cátodo estarán formados por materiales intercaladores (grafito), distintos al ánodo de litio metálico que resulta peligroso, y el ion Li+1 puede viajar de manera reversible entre ellos. Como resultado del trabajo se logra diseñar en el software SolidWorks la estructura de la nueva batería que se construirá y probará en las siguientes etapas de la investigación.