La conductividad térmica de los nanoconos de carbono

Por Francisco R. Villatoro, el 11 mayo, 2016. Categoría(s): Ciencia • Física • Nanotecnología • Noticias • Physics • Science • Termodinámica ✎ 2

Dibujo20160511 carbon nanocone arxiv org 1605 01471 ma et al

El grafeno tiene una gran conductividad térmica. Un nanocono de carbono es un troncono hecho de grafeno. Simulaciones por ordenador indican que su conductividad térmica depende del ángulo del vértice del cono. La conductividad térmica a 300 K aumenta de forma gradual cuando el ángulo del vértice se reduce de 113° a 19°, para disminuir de forma brusca al bajar de 19° a 0°. Lo sorprendente es que supera la de un disco de grafeno para ángulos entre 39º y 19º. Recuerda que el disco de grafeno corresponde a un ángulo del vértice de 180º y que un nanotubo de carbono se obtiene para un ángulo de 0º.

El artículo es Dengke Ma, Han Meng, …, Xing Zhang, “The unexpected thermal conductivity from graphene disk, carbon nanocone to carbon nanotube,” arXiv:1605.01471 [cond-mat.mes-hall]; también recomiendo Nuo Yang, Shiqian Hu, …, Baowen Li, “Nanoscale Graphene Disk: A Natural Functionally Graded Material –The Thermal Conductivity of Nanoscale Graphene Disk by Molecular Dynamics Simulation,” Scientific Reports 5: 14878 (2015), doi: 10.1038/srep14878, arXiv:1605.01471 [cond-mat.mes-hall].

Dibujo20160511 thermal conductivity of carbon nanocone from graphene disk to carbon nanotube at 300K arxiv org 1605 01471 ma et al

La conductividad térmica del grafeno suspendido excede los 2500 ± 1100 W/mK a 350 K, mientras que enrollado en forma de cilindro, formando un nanotubo de carbono de una sola capa, excede los 2000 W/mK a temperatura ambiente. Un disco de grafeno (un trozo de grafeno con forma circular) presenta una conductividad térmica gradual, que crece con la distancia la centro (curva negra de la parte izquierda de la figura). Los nanoconos de carbono también muestran una conductividad térmica gradual, pero crece más rápido conforme el ángulo del cono se reduce (como indica el exponente mostrado en la parte derecha de la figura).

Dibujo20160511 graphene filler material high-power battery packs applsci-04-00525-g006-1024

Más allá de la curiosidad que supone el estudio de las propiedades térmicas de los nanoconos de grafeno. Lo más interesante son sus aplicaciones prácticas, como su uso como material de relleno en conjuntos de baterías de alto voltaje empaquetadas. Su alta conductividad térmica facilita la rápida disipación del calor residual sin dañar a las baterías.



2 Comentarios

  1. Tengo una duda. El grafeno tiene unas propiedades increíbles pero, ¿se puede fabricar?
    No parece que haya nada en el mercado hecho de grafeno. Da la impresión de que no va a salir nunca del laboratorio.

    1. Alvaro, el Premio Nobel de Física de 2010 fue concedido a un método para fabricar grafeno publicado en 2004. Por tanto, el grafeno se puede fabricar desde 2004. En el congreso Graphene 2016 (19-22 Abr 2016) se ha anunciado un método para fabricar planchas de grafeno monocapa de alta calidad con un tamaño de 90cm x 160 cm (logro de una empresa japonesa). En España hay varias empresas que fabrican y venden grafeno.

      ¿Hay productos en el mercado hechos de grafeno? Por supuesto, hay muchos. ¿Por qué no hay productos baratos (que tú puedas comprar) en el mercado hechos de grafeno? Porque es muy caro. ¿Cuánto falta para que tu móvil tenga una pantalla de grafeno, por ejemplo? Quizás unos 10 años.

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