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A menos que esté impregnado de grafeno, observar cómo se seca el concreto podría no ser la actividad más emocionante. Aislado por primera vez por científicos de la Universidad de Manchester en 2004, el grafeno se ha convertido en un icono de la investigación de materiales, con aplicaciones que van desde el almacenamiento de energía y la filtración de agua hasta el transporte y la construcción, incluido el hormigón.
El grafeno permite un nuevo futuro para el cemento. Pronto todos tendrán la oportunidad de elegir el color, la textura y las características que deseen. Más importante aún, el creciente movimiento global por la sostenibilidad está reavivando el interés en las posibilidades del hormigón con grafeno.
El sector de la construcción enfrenta una variedad de obstáculos para alcanzar los objetivos de cero emisiones netas, y un camino viable hacia el progreso podría ser la integración generalizada de materiales de última generación. La producción de cemento es responsable del 8-10% del CO2 global2 emisiones, lo que la convierte en una de las industrias con mayor huella de CO2.
Los investigadores están tratando de encontrar soluciones comercialmente viables para la sostenibilidad a lo largo de todo el ciclo de vida de los edificios y el entorno construido, desde la construcción hasta el funcionamiento hasta el final de su vida útil, y actualmente están trabajando en formas de reducir el impacto de la industria mediante el uso de grafeno. Reducir significativamente el Cantidad de cemento, hormigón y acero necesaria en los proyectos de construcción.
Los investigadores han descubierto que los aditivos de grafeno pueden mejorar la resistencia a la compresión, la tracción y la flexión del hormigón, acelerar el proceso de curado, reducir el agrietamiento y reducir la penetración de agua y sal. Estos hallazgos se obtuvieron a través de pruebas de laboratorio y extensas pruebas en el sitio. Actualmente se están realizando esfuerzos para certificar y verificar el hormigón con infusión de grafeno para que pueda utilizarse ampliamente en el sector de la construcción.
Este es el resultado de una investigación innovadora realizada por ingenieros de Manchester que mezclaron pequeñas cantidades de grafeno (también conocido como “hormigón”) con hormigón. Con el socio industrial de GEIC, Nationwide Engineering, se ha demostrado que esto a escala comercial ofrece hasta un 30 % de ahorro de materiales en un proyecto de construcción sin comprometer la resistencia o integridad del proyecto. Esto significa que el uso de Concretene no sólo puede ser más rentable, sino también mucho más respetuoso con el medio ambiente.
Ahora que todos están involucrados en la comercialización práctica del grafeno, estamos viendo un creciente «tirón» industrial para la innovación del grafeno, impulsado por la sostenibilidad, en contraposición al «empuje» tecnológico convencional de los avances anteriores en la ciencia de los materiales.
Manchester es el hogar del grafeno en todo el mundo. A través de Graphene@Manchester, la Universidad promueve activamente la investigación, la innovación y la comercialización en curso. También apoya la innovación abierta, o el Modelo de Innovación de Manchester, y respalda un floreciente ecosistema de startups en su centro acelerador, el Graphene Engineering Innovation Center (GEIC), ubicado en el edificio Masdar en Manchester.
Debido a que existen múltiples “grafenos” y materiales 2D que son más adecuados para una amplia gama de aplicaciones, este ecosistema abierto es fundamental, ya que no existe una solución única de grafeno para los problemas que enfrenta el mundo. Por supuesto, existen numerosas variables en el hormigón, como el clima local y el suministro de agua. Para adquirir la formulación correcta se requiere una cantidad considerable de “know-how”.
Aunque el trabajo con hormigón aún se encuentra en sus primeras etapas, los investigadores, particularmente en los Emiratos Árabes Unidos, están buscando rápidamente mayores aplicaciones del grafeno.
El camino hacia la comercialización
A medida que la sostenibilidad crea un nuevo impulso para la innovación del hormigón, particularmente en los Emiratos Árabes Unidos, la atención se centra exclusivamente en el hormigón compuesto de polímero reforzado con grafeno (sin cemento ni agua) con otro socio de GEIC, Graphene Innovations Manchester (GIM). Aunque todavía no es adecuado para edificios altos, ofrece un gran potencial para el desarrollo de carreteras y otras infraestructuras civiles.
También utiliza desechos plásticos reciclados, lo que aumenta el beneficio de reducir y reutilizar materiales de desecho, un problema que se está convirtiendo en un problema creciente en los EAU y en todo el mundo.
Dr. Vivek Koncherry, graduado de la Universidad de Manchester, fundó GIM y recientemente firmó una carta de intención con Quazar Investment Company para lanzar una nueva empresa en los Emiratos Árabes Unidos. Con un plan de inversión de mil millones de dólares, este será uno de los proyectos de comercialización de grafeno más ambiciosos hasta la fecha, ya que impulsará la investigación y el desarrollo de vanguardia en la fabricación a gran escala.
Esta nueva empresa utilizará materiales 2D de última generación para diseñar y fabricar productos de alta calidad y respetuosos con el medio ambiente. Uno de los productos que se están produciendo es el revolucionario hormigón con infusión de grafeno, que puede fabricarse a partir de materiales reciclables y no requiere cemento ni agua.
Este es un punto de inflexión en la comercialización del grafeno, ya que muestra con qué seguridad se puede utilizar este material de vanguardia para llevar al mundo hacia emisiones netas cero.
El método GIM promete creación de valor y más: una fusión de lo físico y lo digital en línea con las aspiraciones de los EAU de ciudades inteligentes, un cemento inteligente y funcional con una variedad de colores, texturas y funciones, que también podría integrar sensores y membranas.
Por supuesto, la industria de la construcción preguntará sobre las normas de diseño, el proceso de certificación de nuevos materiales y su rendimiento después de 20 años. Aunque es posible que aún no tengan toda la información o los conocimientos técnicos, GIM está dispuesto a asumir riesgos en proyectos pequeños, ofrece datos y resultados de alta calidad y genera mucha confianza.
Se pueden establecer comparaciones entre las personas que alguna vez creyeron que los “aviones de plástico” nunca volarían y los que ahora dependen de la fibra de carbono en casi todas partes.
Los Emiratos Árabes Unidos se están consolidando rápidamente como un laboratorio de innovación y banco de pruebas a nivel mundial. Abu Dhabi es crucial para el ecosistema del grafeno, ya que Masdar y la Universidad Khalifa de Ciencia y Tecnología colaboran en investigación y comercialización con Graphene@Manchester.
GEIC es un catalizador de la creatividad y el Modelo de Innovación de Manchester amplía esto y promueve un enfoque decisivo para las pruebas de aplicaciones. El grafeno encaja perfectamente con la misión de los EAU y cuenta con los recursos y el talento necesarios: el país tiene claramente la intención de dar forma al futuro, como se demuestra en este año de sostenibilidad.
Referencia de la revista:
Li, J., et al. (2023) Transición de fase magnética reversible controlada químicamente en redes organometálicas bidimensionales. nano letras. doi:10.1021/acs.nanolett.3c03060
Fuente: https://www.manchester.ac.uk/
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