Autor: Energeia Graphenemex

Más energía, carga más rápida y mayor vida útil: el grafeno de Graphenemex® en baterías

Publicado el | por Energeia Graphenemex

Más energía, carga más rápida y mayor vida útil:

el grafeno de Graphenemex® en baterías 

Desde teléfonos móviles hasta vehículos eléctricos, la vida moderna depende de las baterías de ion-litio y, aunque esta tecnología es utilizada en una gran variedad de productos desde los años 90´s, aún enfrenta limitantes como: tiempos de carga prolongados, degradación con el uso y restricciones en capacidad y eficiencia. 

Para superar estas barreras, la ciencia de los materiales puso su atención en el grafeno, un material bidimensional compuesto por átomos de carbono dispuestos en una red hexagonal, que ofrece una gran diversidad de propiedades desde mecánicas, térmicas, eléctricas, por mencionar algunas. Entre las distintas metodologías y rutas de producción reportadas globalmente, el grafeno desarrollado por Graphenemex® ha demostrado cualidades particularmente atractivas para aplicaciones energéticas. 

¿Grafeno o grafito? 

Para muchos es conocido que el grafito es el material estándar en los ánodos de baterías comerciales. Pero lo que no todos saben, es que el grafito se compone de millones de capas de grafeno fuertemente apiladas. La diferencia está en que, en el grafito, estas capas o láminas de grafeno están tan unidas, que el movimiento de los iones de litio durante los ciclos de carga y descarga es limitado, haciendo referencia a las problemáticas anteriormente mencionadas. 

“El grafito actúa como el material de almacenamiento reversible para los iones de litio, lo que permite que la batería cargue y descargue energía al intercalar y extraer estos iones entre sus capas” 

¿Por qué el grafeno mejora el desempeño de las baterías de litio? 

Conductividad eléctrica extraordinaria 

El grafeno posee una conductividad eléctrica extraordinariamente alta debido a su estructura de carbono sp² con electrones π deslocalizados. En una batería de litio, esto permite que los electrones se desplacen con menor resistencia entre el material activo del electrodo y el colector de corriente, por lo tanto, el grafeno facilita un transporte de electrones mucho más rápido. 

Mejora en el transporte del ion- litio 

Gracias a su estructura bidimensional y a la posibilidad de aumentar el espaciamiento entre capas, el grafeno reduce la distancia o las barreras que deben recorrer los iones de litio dentro del electrodo. Esto mejora la velocidad de carga, la eficiencia electroquímica y el rendimiento a altas corrientes. 

Amplia área superficial 

El área superficial del grafeno permite más sitios activos para el almacenamiento de litio y mejor contacto entre el electrodo y electrolito. En consecuencia, aumenta el área activa para reacciones electroquímicas. 

Mejora la estabilidad mecánica 

Mejora la estabilidad mecánica del electrodo. Esto es importante porque la mayoría de los materiales se contraen o expanden durante los ciclos de carga y descarga, causando cierta degradación. Es entonces que el grafeno actúa como un amortiguador a dichos cambios de volumen, reduciendo la degradación y aumentando la vida útil.  

¿Cómo se visualiza el futuro de las baterías de grafeno? 

De acuerdo con datos de la firma global de investigación de mercados Fortune Business Insights, en 2025, el mercado de las baterías de grafeno se valoró en 211.87 millones de dólares y, gracias a la inminente transición hacia tecnologías de almacenamiento de energía de alto rendimiento, se prevé que para 2034 el mercado crezca hasta 1508.75 millones de dólares. Siendo Samsung Electronics, Panasonic Corporation, Huawei, Log 9 Materials, Cabot Corporation, Graphenano, Nanotech Energy, Nanotek instruments, Inc, XG Sciences, ZEN Graphene Solutions Ltd., GrapheneCA, Global Graphene Group, Vorbeck, Graphenea, Hybrid Kinetic Group Ltd. y Targray, las principales compañías involucradas en la investigación o mejor aún, en la adopción del grafeno en baterías.  

Por otro lado, además de la rentabilidad económica, el factor “sostenibilidad” es un punto crucial por considerar, ya que la adopción del grafeno en la fabricación de baterías tendrá un impacto positivo para la independencia de materiales críticos como el litio, a favorecer la reciclabilidad, a disminuir los reemplazos frecuentes y, en consecuencia, a reducir la huella de carbono, lo cual está en línea con el objetivo de Cero emisiones hacia el 2050. 

¿Cuál es la aportación de México en esta cadena de valor? 

Energeia- Graphenemex® es la empresa mexicana líder en américa latina en la producción y comercialización de materiales grafénicos y en el desarrollo de aplicaciones. Y aunque si bien es cierto que dentro de su catálogo de productos aún no cuenta con una batería de grafeno, sus materiales están siendo analizados bajo estrictos protocolos de investigación en importantes centros de investigación tanto nacionales como internacionales.  

Foto: Victoria Bracamonte 

En un estudio dirigido en 2025 por la Dra. Victoria Bracamonte y sus colaboradores del Laboratorio de Energías Sustentables (Laes), Instituto de Física Enrique Gaviola (IFEG), Facultad de Matemática, Astronomía, Física y Computación (FaMAF), y Facultad de Ciencias Químicas de la Universidad Nacional de Córdoba, Argentina, se comparó el desempeño del grafito comercial contra el grafeno exfoliado de Graphenemex® como ánodos en baterías.  

El objetivo de la investigación fue explorar las propiedades individuales de difusión de los iones- litio y su rendimiento a altas velocidades.   

Después de los análisis estructurales y electroquímicos correspondientes, los resultados fueron los siguientes:   

  1. La capacidad de carga del grafeno (Graphenemex®) permitió almacenar hasta 5 veces más energía que el grafito. 
  1. El grafeno ofreció tasas más altas de carga, manteniendo más del 50% de su capacidad, superando ampliamente al grafito. 
  1. El grafeno tuvo una menor resistencia a la transferencia de carga y una difusión de Li+ más eficiente en comparación con el grafito, pronosticando baterías con mejor rendimiento.  

Estos resultados concuerdan con lo reportado en otras investigaciones, con las ventajas adicionales de que el grafeno de Graphenemex® se obtiene a partir de un método ecológico, escalable y de bajo costo, que lo posiciona como una plataforma tecnológica accesible para la investigación académica y, para la industria. 

Redacción: EF/Dania Hernández 

Fuentes: 

  1. From Theory to Experiment: Reviewing the Role of Graphene in Li-Ion Batteries Through Density Functional Theory. Nanomaterials 2025, 15, 992. 
  1. The role of graphene in rechargeable lithium batteries: Synthesis, functionalization, and perspectives. Nano Materials Science 7 (2025) 818–836 
  1. High power and energy density graphene phase change composite materials for efficient thermal management of Li-ion batteries. Energy Storage Materials 75 (2025) 104003 
  1. Graphene, inorganic graphene analogs and their composites for lithium ion batteries J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 12104 
  1. https://www.fortunebusinessinsights.com/es/graphene-battery-market-105711 
  1. https://chargeasap.com/blogs/news/how-panasonics-graphene-battery-redefines-mobile-charging#:~:text=One%20company%20at%20the%20forefront%20of%20graphene,and%20shape%20the%20future%20of%20mobile%20charging. 
  1. https://nanotechenergy.com/graphene-products/graphene-batteries/ 
  1. https://graphenemg.com/gmg-unveils-graphene-aluminium-ion-battery-that-fully-charges-in-6-minutes/ 
  1. https://revistacloud.com/graphenegpu-la-tecnologia-de-grafeno-que-revoluciona-el-consumo-energetico-en-centros-de-datos-para-ia/ 

Cuando el grafeno de Graphenemex® transforma la odontología: PMMA más fuerte, seguro y antimicrobiano 

Publicado el | por Energeia Graphenemex

Cuando el grafeno de Graphenemex® transforma la odontología:

PMMA más fuerte, seguro y antimicrobiano 

El mundo de los materiales dentales es extenso y complejo, pues comprende una amplia diversidad de materiales, desde metálicos, cerámicos, poliméricos, quirúrgicos, cementantes, de impresión, entre otros que, naturalmente, con el paso del tiempo han tenido que progresar para proveer mayor funcionalidad mecánica, estética, biológica y/o microbiológica.  

En este contexto evolutivo, la ciencia de los biomateriales explora el uso del grafeno y sus derivados en odontología, precisamente porque su extraordinaria combinación de propiedades teóricas entre resistencia mecánica (módulo de Young de ~1 TPa), conductividad eléctrica (movilidad electrónica > 15 000 cm²/V·s), conductividad térmica (~5000 W/m·K) y estabilidad química, lo posicionaron como un excelente candidato para el desarrollo de materiales de restauración, cementos bioactivos o con mejor capacidad adhesiva o antimicrobiana que, en conjunto contribuye a una mayor durabilidad, mejor control de infecciones y éxito del tratamiento a largo plazo. 

Una resina acrílica ampliamente utilizada para la fabricación tanto de aparatos ortodónticos como protésicos y objeto de investigación, es el polimetilmetacrilato (PMMA) que, dadas sus limitaciones mecánicas y alta susceptibilidad de contaminación, se le han evaluado modificaciones p.ej., con fibra de vidrio, zirconio, dióxido de titanio, grafeno y aditivos biocidas; siendo el grafeno el material que más ha sorprendido por el aporte que tiene en incrementos en resistencia a la fractura, estabilidad dimensional y menor formación de biopelículas.  

Evidentemente, la bioseguridad es una de las principales preocupaciones sobre los nuevos materiales. En el caso del grafeno, esto depende de su química superficial, de la concentración utilizada, y de si las partículas están libres o inmersas en una matriz polimérica, pues esto influye directamente en su interacción con los tejidos circundantes. En las resinas dentales, por ejemplo, la causa de toxicidad suele ser la lixiviación de monómeros y rellenos no reaccionados; sin embargo, esto se prevé con el curado adecuado ya sea por fotopolimerización UV o por un tratamiento térmico, según las especificaciones del fabricante.  

Los análisis estadísticos revelaron una diferencia significativa (p= 0.0001) entre los grupos de PMMA con y sin grafeno, que sustenta el efecto del grafeno en la inhibición del crecimiento bacteriano.     

En este contexto, el grafeno utilizado a concentraciones adecuadas conduce a una red polimérica más densa, menor lixiviación de monómeros y una mejor biocompatibilidad, que, con base en los siguientes mecanismos, aumenta la rigidez, la resistencia a la compresión, y reduce la tasa de desgaste para mejorar la durabilidad del material: 

  1. El grafeno absorbe la luz incidente para promover la generación de radicales fotoiniciadores,  
  1. Favorece la transferencia de energía o carga para acelerar la polimerización, 
  1. Ofrece sitios de nucleación para la formación de enlaces cruzados, 
  1. Reduce el coeficiente de expansión térmica, fundamental para la estabilidad a largo plazo. 

En América Latina, la producción y aplicación de grafeno de origen nacional ha comenzado a consolidarse. En este escenario, el grafeno producido por la empresa mexicana Energeia Fusion, bajo la marca Graphenemex®, desde 2018 se ha sometido a diversos estudios sistematizados para evaluar sus propiedades tanto mecánicas como antimicrobianas dentro de distintos materiales. Pero no fue hasta el 2023 en que el Laboratorio de Nanomateriales de la Maestría en Ciencias Odontológicas de la Facultad de Estomatología de la UASLP, lo incorporó dentro de sus líneas de investigación para analizar sus efectos en matrices de PMMA, con el objetivo de estudiar su desempeño mecánico y de bioseguridad en odontología.  

Las investigaciones se llevaron a cabo en dos proyectos de maestría bajo la dirección del Dr. Juan Carlos Flores Arriaga, siguiendo los lineamientos de la ISO 7405, que establece las condiciones y métodos de ensayo para evaluar la biocompatibilidad de los productos y materiales dentales, así como en atención a los requisitos de la ADA Núm.12 sobre los métodos de prueba para las propiedades físicas y químicas de los materiales de resina para bases de prótesis dentales.   

Las propiedades evaluadas al PMMA modificado con el grafeno de Graphenemex® incluyeron:  

  1. Resistencia a la fractura mediante el análisis de tensión, elasticidad y dureza;  
  1. Caracterización por microscopía, para visualizar su aspecto físico; espectroscopia para verificar su composición molecular y de ángulo de contacto, para comprobar cambios en la interacción del material con los líquidos.   
  1. Capacidad antimicrobiana contra el principal causante de caries, el Streptococcus mutans y contra otras bacterias como el Streptococcus sobrinus y Streptococcus oralis que, aunque son comunes de cavidad oral, también se asocian a caries y a la formación de biopelículas (placa dentobacteriana); 
  1. Ensayos de citotoxicidad in vitro sobre fibroblastos L-929, de acuerdo con la ISO 10993-5:2009 (E) que evalúa los materiales de los dispositivos médicos para determinar si son seguros para el contacto humano, lo cual es un requisito clave para la aprobación regulatoria. 

En conjunto, los resultados de las pruebas experimentales con el grafeno de Graphenemex® confirmaron que en el PMMA el grafeno no generó modificaciones químicas que perjudiquen su integridad polimérica, pero sí generó cambios importantes que mejoraron su desempeño mecánico entre un 90 y 150% respecto al PMMA convencional; esto significa que el nuevo material no se deforma durante la masticación y tiene mayor resistencia al desgaste y a la fractura.  

Por otro lado, el aumento en la hidrofobicidad del PMMA con grafeno de Graphenemex®, de acuerdo con la medición del ángulo de contacto, en conjunto con la inhibición del crecimiento microbiano, principalmente de Streptococcus mutans, y de las observaciones ante el microscopio electrónico de barrido, también confirmaron no solo una mayor capacidad antimicrobiana, sino también con una buena capacidad anti- biofilm y lo más importante, sin comprometer la biocompatibilidad del material, verificada por las pruebas de citotoxicidad, en las que ninguna de las concentraciones evaluadas fueron tóxicas para las células.  

En conclusión, la etapa experimental demostró que la incorporación correcta del grafeno de Graphenemex® confiere al PMMA propiedades antimicrobianas efectivas, sin toxicidad, posicionándolo como un biomaterial dental multifuncional, con ventajas mecánicas, biológicas y preventivas frente a patologías asociadas a las biopelículas orales que sustentan su potencial aplicación clínica en rehabilitación protésica y aparatología en ortodoncia y ortopedia.  

Redacción: EF/Dania Hernández  

Fuentes:  
https://repositorioinstitucional.uaslp.mx/xmlui/handle/i/9563 

  1. https://repositorioinstitucional.uaslp.mx/xmlui/handle/i/8315 
  1. De Toledo, P.T.A.; Nunes, G.P.; Ferreira, M.F.; Martins, T.P.; Peres, G.R.; Soares, D.G.; Esteves-Oliveira, M. Bonding Behavior of Graphene-Based Enhanced Restorative Materials: A Systematic Review and Meta-Analysis. Int. J. Adhes. Adhes. 2025, 141, 104046. 
  1. Ben Ammar, T.; Roman, T.; Ba, H.; Ball, V.; Kharouf, N. Graphene and Related Materials: Properties and Applications in Dentistry. Materials 2025, 18, 5365. https://doi.org/ 10.3390/ma18235365  
  1. Saghiri, M.A.; Saini, R.S.; Kuruniyan, M.S.; Mosaddad, S.A.; Heboyan, A. Graphene and Its Modifications for Enhanced Adhesion in Dental Restoratives: A Molecular Docking and Dynamics Study. Sci. Rep. 2025, 15, 9455.  
  1. Janji´c, K.; Valentova, A.; Arellano, S.; Unterhuber, A.; Krause, A.; Oberoi, G.; Unger, E.; Tabrizi, H.A.S.; Schedle, A. The Impact of Print Orientation and Graphene Nanoplatelets on Biaxial Flexural Strength and Cytotoxicity of a 3D Printable Resin for Occlusal Splints. Dent. Mater. 2024, 40, 1742–1752.  
  1. Ahmad, K.H.; Mohamad, Z.; Khan, Z.I. Influence of Graphene Nanoplatelets and Post-Curing Conditions on the Mechanical and Viscoelastic Properties of Stereolithography 3D-Printed Nanocomposites. Polymers 2024, 16, 2721.  

Grafeno hacia 2036: Innovación, Mercado y el Futuro de los Materiales Avanzados

Publicado el | por Energeia Graphenemex

Grafeno hacia 2036:

Innovación, Mercado y el Futuro de los Materiales Avanzados

Desde finales de la década de 2010 e inicio del 2020, el grafeno, conocido como el material del futuro, abandonó las celosas paredes de los laboratorios de investigación para convertirse en una realidad comercial y, aunque el factor costo sigue siendo una limitante para su implementación masiva, existen diversas compañías distribuidas en todo el mundo que han apostado fuertemente por esta tecnología.

Datos recientes

Las investigaciones sobre el grafeno están en constante evolución, por lo tanto, continuamente surge información sobre métodos de producción, propiedades del material, así como avances de su uso en el sector energético o en industrias como la electrónica, donde se espera que revolucione el diseño de dispositivos más rápidos y eficientes; en medicina, para el desarrollo de  herramientas de diagnóstico temprano, transporte de fármacos e ingeniería de tejidos, o bien, novedosas aplicaciones para la industria en general, favoreciendo la sostenibilidad y el desarrollo de materiales más ligeros y resistentes, por mencionar algunos ejemplos.

Proyecciones hacia el 2036

De acuerdo con estudios presentados por Market Research Future y Fortune Business Insights, empresas globales de investigación de mercado y consultoría, se espera que el mercado del grafeno crezca a un ritmo considerable en los próximos años, proyectando un valor de varios miles de millones de dólares para 2036, a su vez impulsado por la demanda en sectores como la electrónica, la energía, y los materiales compuestos. La firma británica IDTechEx, líder en investigación de mercado especializada en tecnologías emergentes y disruptivas, también prevé que las aplicaciones comerciales con grafeno tendrán un crecimiento acelerado particularmente para el desarrollo de tecnologías sostenibles, como baterías y supercapacitores de grafeno, que ofrecerán un rendimiento superior en comparación con las soluciones actuales.

Empresas líderes en el uso del Grafeno

Empresas líderes en tecnología, como Samsung y Huawei han invertido sumas importantes de dinero en la investigación de grafeno. Samsung, a través del Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT), se ha enfocado primordialmente en la investigación sobre baterías de de litio con grafeno, con miras en aumentar su capacidad hasta en un 45% y acelerar la velocidad de carga hasta cinco veces. Mientras que Huawei se ha interesado más en la capacidad del grafeno para disipar el calor, crucial para mantener el rendimiento de los teléfonos inteligentes y tabletas.

La empresa minera multinacional BHP, a través de BHP Mitsubishi Alliance (BMA), firmó un acuerdo para probar en sus plantas de manejo y procesamiento de carbón en la mina Goonyella Riverside en Queensland, un recubrimiento con grafeno bajo la marca ecosparc®, de Sparc Techologies, con la finalidad de proporcionar datos importantes contra condiciones extremas de corrosión.

Asimismo, la multinacional energética y petroquímica española Repsol ha invertido en Graphenea, una de las empresas más conocidas sobre grafeno, para impulsar investigaciones sobre baterías, pinturas térmicas y otros materiales, buscando eficiencia energética y nuevas aplicaciones en el sector.

Por otro lado, están compañías como OCSiAl con sede en Luxemburgo,la cual se especializa en la síntesis de nanotubos de grafeno y, bajo las marcas TUBALL™, TUBALL™ MATRIX y TUBALL™ BATT ofrece aditivos para el mejoramiento de distintos productos, al igual que la compañía australiana First Graphene, conocida por su línea PureGRAPH® a través de la cual ofrece también materias primas y masterbatches con grafeno, para el diseño de producto.

En latinoamérica, la empresa más importante es Energeia Fusion (México) que, bajo las marcas Graphenemex® y Graphenergy® tiene en el mercado grafeno y oxido de grafeno como materias primas para el diseño de nuevos productos, sino que también es un desarrollador de aplicaciones para la industria de la construcción, de los recubrimientos y del plástico. Además, de manera paralela colabora con universidades promoviendo diversas líneas de investigación; hasta el momento con resultados importantes para aplicaciones en odontología, baterías y recubrimientos conductores. Finalmente ofrece servicios de consultoría para todas aquellas compañías interesadas en utilizar la tecnología grafénica en sus productos o servicios.

Otras empresas que también figuran en el continente americano son: ACS material y NeoGraf (EUA), UCSGraphene y Gerdau Graphene (Brasil) y, Graphenestone (España).

Conclusión

El grafeno representa una de las innovaciones más emocionantes en el campo de los materiales avanzados, con el potencial de transformar múltiples industrias. Las proyecciones de mercado son altamente prometedoras, y un número creciente de empresas está reconociendo el valor de este material. A medida que la investigación y el desarrollo continúan avanzando, es cada vez más probable que el grafeno se convierta pronto en una parte integral de la vida cotidiana.

Redacción: EF/DHS

Fuentes:

  1. https://www.marketresearchfuture.com/es/reports/graphene-electronic-market-32949
  2. https://grafeno.co/fabricantes-y-proveedores-de-grafeno-a-nivel-mundial/
  3. https://www.xataka.com/investigacion/samsung-toma-la-delantera-en-la-fabricacion-comercial-del-grafeno
  4. https://www.graphene-info.com/sparc-trial-graphene-based-coating-bhp-mitsubishi-alliance-goonyella-riverside#:~:text=Secondary%20menu,Sparc%20Managing%20Director%2C%20Mr.
  5. https://ocsial.com/es/industry/
  6. https://www.theglobalgraphenegroup.com/
  7. https://www.graphenea.com/?srsltid=AfmBOoroq4CofJ1IOEyYRIfwnqKcVS4nre9DnO3psqFxlSMHxtKqg05W
  8. https://www.agenciasinc.es/Noticias/Repsol-y-el-CDTI-invierten-un-millon-de-euros-en-la-firma-espanola-Graphenea

Un Átomo de Espesor, Máxima Sensibilidad: Grafeno para Cuidar el Aire que Respiramos 

Publicado el | por Energeia Graphenemex

Un Átomo de Espesor, Máxima Sensibilidad:

Grafeno para Cuidar el Aire que Respiramos 

El monitoreo ambiental es fundamental para entender la calidad del aire y, con ello, diseñar políticas que protejan tanto la salud humana como el entorno que nos rodea. No obstante, las herramientas de medición actuales aún presentan limitaciones técnicas, operativas y económicas que afectan la precisión y disponibilidad de los datos. Por esta razón, la ciencia sigue buscando desarrollar sensores no solo más sensibles, sino también portátiles, flexibles, accesibles y capaces de generar información en tiempo real y a gran escala. En esa búsqueda, el grafeno y sus derivados han emergido como materiales especialmente prometedores  

“De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS), el 99 % de la población mundial respira aire que supera los límites recomendados de calidad”. 

Propiedades del grafeno 

El grafeno es una nanoestructura de carbono de un solo átomo de espesor dispuesta en una red hexagonal que, en términos teóricos tiene una superficie que puede superar los 2600 m²/g y una movilidad electrónica mayor a los 15 000 cm²/V·s; estas características son las responsables de su gran sensibilidad a los cambios superficiales que a la vez le permiten detectar variaciones mínimas cuando gases u otras moléculas se adsorben sobre él.  

A diferencia de los sensores convecionales basados en óxidos metálicos que requieren altas temperaturas para funcionar, los sensores de grafeno además de mejorar su sensibilidad, también pueden operar a temperatura ambiente, lo que permite reducir el consumo energético, así como a favorecer su integración en dispositivos portátiles o textiles inteligentes, como se mencionó en el artículo Wearables con grafeno: la nueva frontera entre la tecnología, la salud y la ciencia de materiales. 

La evolución del grafeno para el monitoreo ambiental 

Las bases del uso del grafeno para diseñar sensores de alta sensibilidad fueron establecidas por los científicos André Geim y Konstantin Novoselov, de la Universidad de Manchester, galardonados con el Premio Nobel de Física en 2010 por lograr aislar este material en 2004. Entre las muchas propiedades que descubrieron, demostraron que el grafeno podía responder a variaciones extremadamente pequeñas en su entorno electrónico y que, incluso, era capaz de detectar la presencia de un solo átomo o molécula de gas adsorbida. 

Estos descubrimientos abrieron un nuevo panorama para el monitoreo ambiental y aceleraron la investigación en torno al grafeno. Por lo que, en poco tiempo, se demostró que, por primera vez, un material de apenas un átomo de espesor podía registrar variaciones electrónicas asociadas a gases como dióxido de nitrógeno (NO₂), amoníaco (NH₃) y compuestos orgánicos volátiles (COVs), con mayor sensibilidad que los sensores convencionales.  

“El potencial del grafeno como sensor de alta eficiencia radica en que su interacción con los gases modifica sus propiedades eléctricas, permitiendo una detección más precisa y sensible”. 

Avances recientes en grafeno para el monitoreo ambiental 

A continuación se presentan de manera breve, algunos resultados de investigaciones recientes que ilustran la evolución del grafeno en el campo del monitoreo Ambiental: 

2025-México  

Investigadores del Laboratorio de Nanotecnología Avanzada del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada de Baja California, México, presentaron los resultados de un estudio experimental- computacional sobre los mecanismos de detección de un material híbrido de dióxido de titanio (TiO₂) y grafeno para la detección de gas LP. El híbrido preparado mediante la técnica de depósito por capa atómica (ALD) que permite depositar con precisión películas ultrafinas de pocos nanómetros tuvo una respuesta eléctrica evidente ante el gas, superando las limitaciones del TiO₂ puro, como son la alta temperatura de operación y la baja selectividad, con una importante mejora en la sensibilidad y velocidad de respuesta respecto a los sensores convencionales.  

2025-China 

 Científicos de la Universidad normal de Guangxi, en Guilin, China, utilizaron el método hidrotermal de un solo paso para desarrollar un sensor híbrido de grafeno con óxido de cobre (CuO) para la deteccion de hexanal, un compuesto orgánico volátil relacionado con contaminantes ambientales; el nuevo sensor tuvo un cambio de resistencia o respuesta de hasta 26% frente a 100 ppm de hexanal a temperatura ambiente, manteniento su rendimiento tras múltiples ciclos de prueba y con muy poca interferencia de otros gases, lo que indica buena selectividad.  

2022-India 

 Investigadores del Departamento de Ingeniería Química del Instituto de Tecnología Química, del Grupo de Materiales del Centro de Investigación Atómica Bhabha, y el Instituto Nacional Homi Bhabha (India), desarrollaron un aerogel basado en nanotubos de carbono y óxido de grafeno (GO) para detectar compuestos orgánicos volátiles (COVs) asociados a cáncer. El material hibrido triplicó la sensibilidad con un límite de detección de 70 ppb, muy por debajo del rango habitual de sensores comerciales basados en óxidos metálicos. Esta favorable respuesta del GO es gracias a los grupos oxigenados (16%) presentes en su estructura; sin embargo, si el contenido es demasiado alto (30 %) su sensibilidad cae notablemente porque el material se vuelve más aislante, además de que la humedad (60 %) puede aumentar artificialmente la señal. Por esta razón los resultados con grafeno y óxido de grafeno reducido (rGO) suelen ser mejores, de acuerdo con otros estudios.  

2019-España 

El grupo de Nanosensores y Sistemas Inteligentes (NOySI) del Instituto de de Tecnologías Físicas y de la Información del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, España, preparó sensores resistivos con grafeno, óxido de grafeno y óxido de grafeno reducido mediante la técnica de drop- casting y electrospray sobre sustratos poliméricos y de silicio para su evaluación sobre la detección de gases contaminantes como NO₂ (dióxido de nitrógeno) y O₃ (ozono) a temperatura ambiente. Entre las conclusiones más importantes del estudio y que coinciden con otras aplicaciones, está que no todos los grafenos responden igual, a la vez que su desempeño se relaciona con su concentración y con el método de aplicación. En este sentido, por un lado está el óxido de grafeno (aislante) que tiene una resistencia tan alta que no permite realizar ninguna medición y por otro, está el grafeno y óxido de grafeno reducido (conductores) que desde 1 µg ofrecieron respuesta frente a los contaminantes.  

2015-Finlandia 

Investigadores del Departamento de Micro y Nanociencias de la Universidad Aalto (Finlandia) en colaboración con otras instituciones, desarrollaron un prototipo de sensor de grafeno depositado por crecimiento epitaxial, que logró detectar desde 1 ppb de dióxido de nitrógeno (NO₂), es decir, con una sensibilidad notoriamente mayor que sensores comerciales de óxidos metálicos, que comúnmente requieren concentraciones superiores a 5–10 ppb para generar señales confiables. Esta mejora en el límite de detección, combinada con una operación a temperatura ambiente y un consumo prácticamente nulo de energía, resaltó la importancia del grafeno sobre otros materiales tradicionales que para funcionar adecuadamente operan entre 150 y 400 °C. 

Conclusión 

Esta breve línea del tiempo expone cómo el grafeno gradualmente y con bases solidas se consolida como herramienta importante para el monitoreo ambiental. Especialmente porque la capacidad de detección de la mayoría de los sensores de partes por millón (ppm), mientras que los modificados con grafeno pueden aumentar su sensibilidad a decenas de partes por billón (ppb), con el valor agregado de poder funcionar a temperatura ambiente. No obstante, pese a todas estas ventajas, tal parece que tendremos que esperar para su llegada oficial al mercado, pues aún es necesario optimizar los tiempos de recuperación, la variabilidad con la humedad ambiental, así como los procesos de producción asequibles y reproducibles en entornos reales.  

Redacción: EF/DHS 

Referencias 

  1. Rodríguez Hueso, J.E. 2025. Estudio experimental-computacional de los mecanismos de detección del híbrido TiO₂–GR en presencia de gas LP. Tesis de Doctorado en Ciencias. Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada, Baja California. 87 pp. 
  1. Xiaoni Wei. 2025 J. A room-temperature hexanal gas sensor based on graphene/copper oxide composite. Phys.: Conf. Ser. 3084 012028.  
  1. Biranje, P. M., et. al. 2022. Ultra-fast detection and monitoring of cancerous volatile organic compounds in environment using graphene oxide modified CNT aerogel hybrid gas sensor. Sensors and Actuators B: Chemical, 375, 132934.  
  1. Sanz Montero, Irene. 2019. Preparación de sensores de gases basados en grafeno para la detección de contaminantes atmosféricos. Trabajo Fin de Grado / Proyecto Fin de Carrera, E.T.S.I. Industriales (UPM), Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. 
  1. Novikov, S., et. al. 2055. Graphene Based Sensor for Environmental Monitoring of NO2. Procedia Engineering, 120, 586-589 

Wearables con grafeno: la nueva frontera entre la tecnología, la salud y la ciencia de materiales 

Publicado el | por Energeia Graphenemex

Wearables con grafeno:

la nueva frontera entre la tecnología, la salud y la ciencia de materiales 

El grafeno ha revolucionado la tecnología vestible al ofrecer sensores flexibles y sensibles capaces de monitorear parámetros médicos en tiempo real. Este nanomaterial destaca por su piezoresistencia, lo que permite detectar movimientos y presiones sin sacrificar comodidad. Además, su versatilidad le permite interactuar con diversos materiales, mejorando la conductividad y flexibilidad de los wearables. Entre estos materiales, sobresalen los polímeros, nanopartículas metálicas y otros compuestos de carbono. Finalmente, la producción del grafeno involucra diferentes métodos, y sus propiedades pueden optimizarse mediante combinaciones con otros materiales. 

A principios del siglo XXI la tecnología vestible o “wearable” parecía ser un tema de ficción. Sin embargo, la creciente preocupación por la salud y el bienestar aceleró su evolución al grado que hoy día no solo son dispositivos reales, sino que, para muchos usuarios, ya son artículos de primera necesidad, sobre todo en términos médicos, ya que algunos “wearables” permiten monitorear parámetros importantes como la glucosa, el oxígeno o la frecuencia cardiaca para un seguimiento médico en tiempo real. Incluso, se espera que en el corto plazo estos dispositivos dejarán de dar solo datos, pues gracias a la integración de la inteligencia artificial también podrán interpretar y emitir recomendaciones de forma personalizada para atender cada situación. Naturalmente, esto conlleva cuestiones éticas y de seguridad que deben contemplarse y protegerse adecuadamente.  

Wearables con grafeno 

En el estricto sentido, el grafeno es un nanomaterial compuesto por una o varias capas de átomos de carbono organizados de manera hexagonal, pero en el sentido práctico, estas características le permiten actuar como un material piezoresistivo excelente, debido a que su resistencia eléctrica puede variar significativamente ante deformaciones mecánicas. 

“Cuando se estira o deforma un sensor de grafeno, la distancia y el solapamiento entre sus átomos carbonados cambian, modificando la movilidad de los electrones y, por consiguiente, la resistencia eléctrica. Este efecto se llama piezoresistencia y es la base para la detección de fuerzas, presiones y movimientos en sensores flexibles usados en wearables”. 

Gracias a la excelente capacidad de interacción con algunos materiales, el  es una base ideal para el desarrollo de sensores capaces de detectar movimiento, temperatura o presión, sin comprometer la comodidad ni la flexibilidad de las prendas que lo incorporan. 

¿Con qué materiales interactúa bien el grafeno? 

El grafeno es un material sumamente versátil que puede interactuar por enlaces covalentes, interacciones π-π, fuerzas de Van der Waals o enlaces de hidrógeno, dependiendo del tipo de material con el que se combine, desde metales, cerámicos, biomateriales y polímeros, por mencionar algunos ejemplos.  

Respecto a los materiales utilizados en la tecnología vestible, resalta su afinidad con polímeros como el poliuretano termoplástico (TPU), que permite que el material se estire, se doble o se lave sin perder conductividad; también con nanopartículas metálicas como el oro y la plata que ayudan a incrementar la conductividad sin perder flexibilidad; con los nanotubos de carbono que ayudan a formar una red más estable y sensible al movimiento, así como con otros materiales de carbono como el negro de humo que favorece la formación de una red conductiva híbrida actuando como puente entre las hojas del grafeno para mejorar la sensibilidad al cambio de resistencia cuando la estructura se deforma. 

¿Cómo se fabrica un wearable con grafeno? 

Para fabricar este tipo de productos, el primer paso es sintetizar o producir el grafeno, ya sea por el método de deposición química de vapor (CVD), por exfoliación mecánica o por oxidación química. Sobre esto es importante mencionar, que cada grafeno obtenido por cualquiera de estos métodos tiene características distintas entre sí, y es fundamental tener el conocimiento técnico sobre sus alcances, y, por lo tanto, también se pueden considerar realizar funcionalizaciones adicionales con otros materiales para mejorar su desempeño.  

Una vez que se tiene el material grafénico con o sin modificaciones, el siguiente paso es integrarlo o inmovilizarlo dentro de una matriz flexible como el polidimetilsiloxano (PDMS) o poliuretano (TPU), que facilite la colocación del sensor en forma de película delgada sobre otro material (p.ej. textil) y que a su vez pueda conectare mediante electrodos a circuitos electrónicos para la adquisición y el procesamiento de señales, para que cuando se encuentre en movimiento, el sensor se deforme, cambie su resistencia eléctrica y se convierta en datos digitales para monitorear parámetros de movimiento, presión, etc.  

Avances en la investigación de Wearebles 

2025 – Científicos de la Universidad de Cambridge, en conjunto con la Universidad Médica de la Capital de China y la Universidad de Beihang presentaron un sistema con grafeno para el monitoreo del sueño, integrado en prendas inteligentes, lavables y compatibles con la piel; el sistema detecta las vibraciones de la laringe mediante una matriz de sensores de deformación de seis canales colocados en la tela colocada en el cuello para reconocer y analizar patrones de sueño. 

2022 – Investigadores de la universidad de Pensilvania, desarrollaron un parche de polidimetilsiloxano (PDMS) con grafeno para monitorear la temperatura corporal; los hallazgos demostraron una mejora de la conductividad térmica del 24%. Además, su combinación con un software de lectura para análisis y procesamiento en una terminal inteligente facilitó el monitoreo en tiempo real con un gran potencial de aplicación en situaciones complejas de salud pública, como lo ocurrido en la pandemia por el SAR-Cov-2. 

2021– Científicos de la Escuela de Ingeniería Mecánica y de Potencia de la Universidad de Wuhan, Hubei, China, fabricaron sensores flexibles de grafeno y negro de humo con gran sensibilidad, estabilidad y excelente relación entre deformación y resistencia eléctrica.  

2019 – El Graphene Flagship en colaboración con el Instituto de ciencias fotónicas (España), presentó uno de los primeros prototipos de wearables de grafeno con puntos cuánticos, capaz de medir signos vitales múltiples (p.ej., frecuencia cardíaca, tasa respiratoria, saturación de oxígeno, exposición UV) mediante óptica flexible, demostrando que el grafeno podría usarse para sensores ópticos con formas muy ligeras y cómodas. 

2017 – Investigadores de Tsinghua University y Shanghai Jiao Tong University, China, desarrollaron un dispositivo ultradelgado para el cuello capaz de detectar movimientos de las cuerdas vocales, y de emitir sonido. Entre lo destacable de este prototipo fue su gran sensibilidad con cambios relativos de resistencia de hasta ~150 % a ~133 Ω y una emisión sonora de ~75 dB a 0.38 W a 2 mm de distancia.  

2017 – Científicos del Centro de Investigación y Aplicación de Nanotecnología de la Universidad Sabancı, Estambul, desarrollaron una prenda inteligente con electrodos textiles con grafeno para monitoreo de biopotenciales (electrocardiográficos) de muñecas y cuello. En comparación con los electrodos convencionales el prototipo de grafeno tuvo un rendimiento casi equivalente al estándar clínico, pero más cómodo. 

Dearrollos Comerciales 

Si bien la mayoría de las investigaciones continúan en etapas experimentales o de prototipo,  ya existen algunas compañías que han logrado traspasar las barreras de los laboratorios científicos para llegar al mercado:   

GraphWear (Estados Unidos):  Desarrolló un wearable con grafeno para monitoreo de glucosa sin punción.  Este dispositivo consiste en una fina lámina de grafeno que se adhiere a la parte posterior del reloj o a una pegatina que se puede llevar en el abdomen. 

Graphene Newton (India): Lanzó al mercado una línea de uniformes y wearables con grafeno para monitoreo de salud, ubicación y el rendimiento militar. 

Versarien (Reino Unido): Mediante su tecnología Graphene-Wear™ ofrece a sus usuarios una mayor transmisión térmica, una gestión superior de la humedad y un secado más rápido, manteniendo la permeabilidad al aire y al vapor de agua. Además, recientemente recibió la certificación del sistema OEKO-TEX® que certifica que Graphene-Wear™ es una tecnología sostenible que cumple con los requisitos legales y estándares de la industria aplicables, sin representar ningún riesgo para la salud humana. 

Redacción: EF/DHS 

Referencias 

  1. Y. Chen et al., “Graphene-based wearable piezoresistive physical sensors,” Materials Today, vol. 36, pp. 158-179, 2020. DOI: 10.1016/j.mattod.2019.12.004 
  1. K.-Y. Chen, Y.-T. Xu, Y. Zhao et al., “Recent progress in graphene-based wearable piezoresistive sensors: From 1D to 3D device geometries,” Mater. Sci. Eng., 2023. 
  1. M.K.H. Chowdhury et al., “Sensing the future with graphene-based wearable sensors,” Sci. Rep., 2024. 
  1. F. Saeedi et al., “Recent Advances of Graphene‐Based Wearable Sensors,” Adv. Mater. Interfaces, 2025. 
  1. R. Huang et al., “Highly Stretchable and Sensitive SBS/Graphene Composite Fiber for Strain Sensors,” Compos. Sci. Technol., 2019. 
  1. J. Li et al., “Flexible, Highly Sensitive, and Wearable Pressure and Strain Sensors with Graphene Porous Network Structure,” ACS Appl. Mater. Interfaces, 2016. 
  1. Flexible graphene photodetectors for wearable fitness monitoring.’ Polat et al., Sci. Adv. 2019; 5: eaaw7846. 
  1. Huang J, Huang D. Graphene-Enhanced Polydimethylsiloxane Patch for Wearable Body Temperature Remote Monitoring Application. Sensors (Basel). 2022 Dec 2;22(23):9426.  
  1. Yapici MK, Alkhidir TE. Intelligent Medical Garments with Graphene-Functionalized Smart-Cloth ECG Sensors. Sensors (Basel). 2017 Apr 16;17(4):875. doi: 10.3390/s17040875. PMID: 28420158; PMCID: PMC5424752. 
  1. L. Ma, Y. Gao, S. Li, X. Lei, X. Li and F. Liu, “Flexible piezoresistive sensors with 3D CB/graphene conductive networks,” 2021 5th IEEE Electron Devices Technology & Manufacturing Conference (EDTM), Chengdu, China, 2021, pp. 1-3,  
  1. Aznar, P.R.D.; Junior, H.L.O. Advances and Applications of Graphene-Enhanced Textiles: A 10-Year Review of Functionalization Strategies and Smart Fabric Technologies. Textiles 2025, 5, 28 
  1. https://graphene-flagship.eu/about/first-10-years/spearheads/c2-sh06-weargraph 
  1. https://www.graphene-info.com/researchers-develop-graphene-based-intelligent-wearable-artificial-throat 
  1. https://www.graphene-info.com/graphwear-closes-205m-series-b-needle-free-graphene-powered-glucose-monitor 
  1. https://graphene-newton.com/service/smart-wearables-uniforms 

Del carbono amorfo al grafeno: desafíos en la obtención de materiales grafénicos a partir de desechos 

Publicado el | por Energeia Graphenemex

Del carbono amorfo al grafeno:

desafíos en la obtención de materiales grafénicos a partir de desechos 

Al grafeno se le reconoce como la unidad estructural fundamental del grafito, pero, a diferencia de él, que es un material tridimensional (3D), el grafeno solo tiene dos dimensiones (2D) compuestas por átomos de carbono dispuestos en forma de lámina y con un arreglo hexagonal que le confiere una gran cantidad de propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas, de barrera, etc., sumamente atractivas para la ciencia y tecnología. 

El grafeno al estar conformado esencialmente por carbono, para su obtención se utilizan fuentes de carbono de alta pureza, como el grafito  e incluso gases como el metano, aplicados en distintas metodologías como la exfoliación en fase líquida, oxidación química o deposición química de vapor; pero en la búsqueda de métodos más sostenibles, económicos y escalables, particularmente para su aplicación industrial, se abrió la puerta a otras fuentes de carbono, como la biomasa o residuos plásticos.  

El reto es que estos procesos generan inicialmente carbono amorfo, que tiene una estructura desordenada, baja conductividad y sin las propiedades propias del grafeno. Por lo tanto, es importante determinar si los productos generados son verdaderamente grafeno u otro material de carbono, menos ordenado y con propiedades diferentes. 

“Anualmente a nivel global se liberan 140 000 millones de toneladas de biomasa del sector agrícola, 181 500 millones de residuos forestales y agrícolas, y alrededor de 464 millones de toneladas de residuos plásticos, de los cuales solo el 20 % se recicla, el 25 % se incinera y el 55 % se deposita en vertederos” 

Grafeno a partir de Biomasa 

La biomasa, no es más que materia orgánica de origen animal o vegetal, que comprende fragmentos de ramas de árboles, productos de actividades agrícolas, forestales o fracciones biodegradables de basura, por mencionar algunos ejemplos; su composición a base de carbono, hidrógeno y oxígeno es la razón por la cual se ha estudiado como materia prima para la obtención de grafeno, mediante procesos térmicos como la pirolisis, gasificación y carbonización hidrotermal.  

Estudios recientes han demostrado que, con el uso de catalizadores metálicos como nitrato de manganeso y un control preciso de temperatura, es posible convertir directamente biomasa en carbono grafítico, es decir, una estructura similar a la del grafeno, evitando la formación de carbono amorfo intermedio. No obstante, la clave para el éxito de este método está en el control del proceso para estimular la grafitización durante la pirolisis, y evitar la carbonización incompleta que generaría carbono amorfo.  

Grafeno a partir de la Pirolisis de Plástico 

Pirolisis – es la descomposición de un compuesto químico por acción del calor y en ausencia de oxígeno que, aplicada a residuos plásticos hace posible la generación de combustible como gasolina, diésel y otros compuestos, como en este caso, el grafeno. Solo que para este proceso son necesarios catalizadores como el hidróxido de potasio (KOH), sales metálicas o arcillas para facilitar el rompimiento de los enlaces poliméricos y el reordenamiento del carbono para conformar la estructura aromática plana característica del grafeno.  

Un ejemplo de este proceso es el calentamiento rápido o Flash Joule Heating (FJH), donde el material plástico es calentado a temperaturas extremadamente altas en fracción de segundos para la generación de un material similar al grafeno turbostrático, es decir, con múltiples capas apiladas desordenadamente.  

¿Qué se produce realmente? 

Para lograr un grafeno verdadero a partir de las metodologías mencionadas, es esencial el uso de catalizadores que promuevan la grafitización, un control térmico riguroso, y métodos adicionales para exfoliar y estabilizar las láminas del material grafénico producido. Si estas condiciones no se cumplen, el producto podría ser carbono amorfo, que, si bien es útil para determinadas aplicaciones, no cuenta con las propiedades del grafeno. 

“El carbono amorfo no tiene un patrón repetitivo de átomos que se extienda a lo largo del material, mientras que el grafeno turbostrático presenta un ordenamiento parcial en capas hexagonales” 

Conclusión 

Aunque es verdad que la producción de grafeno a partir de biomasa y plástico es una vía prometedora para aprovechar los desechos y reducir su impacto ambiental, los inminentes retos son el control de calidad y pureza del producto resultante así como controlar las emisiones de CO2.  

Los materiales resultantes suelen tener una mayor cantidad de defectos y en algunos casos puede ser una mezcla de grafeno, grafeno parcialmente oxidado y carbono amorfo. La clave es identificar y aprovechar adecuadamente cada material de acuerdo con sus características o propiedades diferenciadas.  

Redacción: EF/DHS 

Referencias 

  1. Mensah, R. A., et al. (2025). The facile conversion of waste biomass into few-layer graphene oxide without the formation of an amorphous intermediate. Scientific Reports, 15, Article 12345; 
  1. Saha, J. K., & Dutta, A. (2021). A Review of Graphene: Material Synthesis from Biomass Sources. Materials, 14(18), 5384;  
  1. Le, P. A., et al. (2025). A review of commercial plastic waste recycling into graphene-based materials: efficiency, challenges, and perspectives. RSC Advances, 15, 12345-12368;  
  1. Wyss, K. M., et al. (2021). Converting plastic waste pyrolysis ash into flash graphene. Carbon, 183, 351-360;  
  1. Nagendran, S., et al. (2024). Sustainable production of graphene using biomass waste: a review. Journal of Cleaner Production, 387, 135833;  
  1. Seah, C. C., et al. (2023). Co-pyrolysis of biomass and plastic: Circularity of wastes and comprehensive review of synergistic mechanism. Results in Engineering, 19, 100884.   

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