dimarts, 26 d’abril de 2016

Tertúlia sobre el grafè i la construcció

El passat 25 d’abril vaig participar en una tertúlia radiofònica a l’emissora RKB 106.9FM, programa construradio (minuts26:00-55:00) amb el Jordi Díaz i el Director Jose Luis Sola sobre les aplicacions del grafè al món de la construcció (fotos en url)

El grafè és un material format per àtoms de carboni que es disposen en un pla, això genera una retícula en forma de rusc d’abelles. De fet el grafit, molt conegut per les mines de llapis, està format per l’apilament de capes de grafè. El grafè com a tal, però no s’havia trobat en la natura i els científics van especular amb la seva possible fabricació. Van ser André Geim i Konstantin Novoselov de la Universitat de Manchester (url) els primers que van idear un mètode de fabricació, motiu pel qual van rebre el premi Nobel de física l’any 2010. Estem parlant d’un material molt jove.
Imatge del grafè (http://graphenewholesale.com/what-is-graphene/)
Les propietats del grafè són molt interessants per potencials aplicacions a l’electrònica, energia, fotònica i com no, construcció. És un material molt bon conductor, millor que el tradicional coure; no reté la llum i per tant, té propietats òptiques envejables; amb un límit elàstic 300 cops superior a un acer i amb una altíssima compatibilitat bioquímica. Aquestes virtuts han fet que la Unió Europea posés en marxa un programa estrella de recerca (EU flagship) per guanyar el mercat de les aplicacions del grafè.

Les aplicacions a curt termini a la construcció afecten als aspectes relacionats amb l’energia i el manteniment. Gràcies a les propietats tèrmiques, òptiques i elèctriques és un material que es podrà utilitzar per fer panells fotovoltàics i LEDS més eficients. També les finestres podran ser més òptimes en la gestió de la lluminositat, a més podran incloure utilitats de valor afegit com convertir-se en pantalles tàctils i interactives gegants, això obre moltes possibilitats creatives a l’arquitectura i l’eficiència energètica.

L’alta densitat de la malla del grafè fa que sigui impenetrable a ions i mol·lècules, això obre una potencial aplicació a recobriments protectors en forma de capa de pintura o pells superficials. Per exemple, la protecció del formigó per reduir la seva carbonatació, l’estanqueïtat de les parets enfront humitats o potser la corrosió de l’acer, tot i que en aquest darrer cas caldria veure el potencial efecte negatiu de les piles galvàniques.

En el món de la resistència la meva visió no és tan optimista a curt termini. Si bé és un material molt resistent, té el problema que el seu trencament és fràgil. Aquesta és una propietat no desitjable per a la forma tradicional de càlcul i disseny d’estructures, on és preferible sempre disposar de comportaments dúctils que puguin dissipar l’energia de deformació davant de sobrecàrregues. Així mateix, la seva tenacitat de fractura és molt baixa i per tant, el creixement de les esquerdes pot ser molt ràpid, propietat també indesitjable en les estructures.

Imatge de formes del grafè (http://graphene.nus.edu.sg/content/graphene)
En el futur, potser es podrà fer algun dopatge i apilar les capes de manera que la xarxa cristal·lina pugui incorpora defectes i facilitar-ne la mobilitat, amb aquesta estratègia seria possible crear un comportament plàstic similar al de l’acer i augmentar la seva tenacitat de fractura. A curt termini, sí que serà possible utilitzar el grafè com additiu d’altres material sòlids i fabricar compostos. L’addició de nanotubs o nanofibres de grafè permetrà fabricar materials compostos que substitueixin les solucions actuals. L’avantatge del grafè és que és una làmina que es pot doblegar i generar formes tipus cilindres, cons, cubs, etc., com si es tractés d’un origami. La nova forma geomètrica por augmentar les prestacions mecàniques del grafè. Així, la seva addició al formigó por millorar la resistència o altres aspectes com l’autocompactació, densitat, posada en obra, durabilitat, etc.