Uso del grafeno para conseguir acelerómetros de túnel perfectos

Los acelerómetros se utilizan en una amplia gama de aplicaciones, desde sistemas de navegación de aeronaves hasta sensores de movimiento de automóviles y dispositivos electrónicos portátiles. Pero las aplicaciones más exigentes requieren acelerómetros de alta resolución, que son muy grandes y muy costosos de fabricar.

Para tales aplicaciones, que incluyen mediciones de microgravedad, mediciones acústicas y sismología, el uso de acelerómetros de túnel podría parecer evidente. Un enorme paso por delante de sus homólogos convencionales es que pueden producirse a un coste mucho menor y, al mismo tiempo, proporcionan una precisión sin igual. Sin embargo, su comercialización sigue viéndose obstaculizada por un proceso de fabricación complejo y la inestabilidad a largo plazo.

Presentamos el proyecto GRATA (Graphene Tunneling Accelerometer), que está desarrollando un diseño de acelerómetro de túnel pionero en su género, y ya patentado, que usa grafeno. Sus ventajas técnicas, que incluyen un menor tamaño, un mayor ancho de banda, una fabricación más sencilla y estabilidad natural, ya están captando la atención en la industria. Entre otras cosas, podría permitir la producción de sensores de gama alta a base de grafeno.

El profesor Dr. Pertti Hakonen, responsable del proyecto, comenta su concepto de acelerómetro de túnel, el proceso de desarrollo y las perspectivas de comercialización.

¿Qué carencias de los acelerómetros de túnel pretendían abordar con este proyecto?

La falta de estabilidad a largo plazo de los sensores de túnel de silicio con recubrimiento metálico es la principal deficiencia que intentamos superar. Además, también se mejorarán la sensibilidad y el ancho de banda.

¿Por qué creen que el grafeno puede ser una solución adecuada para lograr este objetivo?

Se sabe que el grafeno tiene unas propiedades mecánicas superiores (cristal de carbono ligero, fuerte y robusto) y una buena conductividad eléctrica (sin necesidad de recubrimiento metálico). Tenemos experiencia a la hora de ocuparnos de algunos detalles como la tensión en estructuras de sistemas microelectromecánicos (MEMS). La naturaleza del material y nuestros conocimientos especializados hacen que el acelerómetro de grafeno sea una posible solución.

¿Cuáles fueron las principales dificultades a la hora de hacer realidad estos nuevos acelerómetros de grafeno?

La capacidad de fabricación (y reproducibilidad) es el principal desafío cuando se cambia de las muestras de laboratorio a futuros acelerómetros a los que se pueda llamar «producto».

¿Cuáles dirían que han sido sus logros más importantes hasta la fecha?

Hemos demostrado que el pequeño vacío no es propenso a hundirse, incluso en el aire, lo que es crucial para su fiabilidad. Se ha registrado la patente principal y está de camino otra más con los materiales conexos.

¿Qué les queda por hacer antes de que finalice el proyecto?

Tenemos que construir más prototipos que estén correctamente empaquetados y recoger más datos fuera del laboratorio.

¿Qué tipo de aplicaciones de sensores tienen en mente?

Un ejemplo sería el control de las vibraciones de las máquinas, que es el método más extendido para determinar el estado de los equipos de rotación. Esto es valioso para la seguridad y el mantenimiento inteligente en la industria moderna, especialmente en la era del Internet de las Cosas.

¿Cómo dirían que están de cerca de una posible comercialización?

Resulta difícil de decir. La comercialización lleva mucho más tiempo y requiere medios diferentes de los que teníamos disponibles para nuestro trabajo de investigación en el entorno de laboratorio. Sin embargo, con el registro de los principales derechos de propiedad intelectual e industrial y la recogida de más datos sobre el terreno, vamos por buen camino hacia el objetivo de la comercialización.