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El grafeno es una sustancia con unas características muy interesantes, algunas asombrosas. Estas propiedades junto a la abundancia de carbono en la naturaleza han hecho al grafeno ganarse el adjetivo de «material del futuro». Algunas de las características más destacadas del grafeno son:
• Alta conductividad térmica.
• Alta conductividad eléctrica.
• Alta elasticidad (deformable).
• Alta dureza (resistencia a ser rayado).
• Alta resistencia. El grafeno es aproximadamente 200 veces más resistente que el acero, similar a la resistencia del diamante, pero es muchísimo más ligero.
• Es más flexible que la fibra de carbono pero igual de ligero.
• La radiación ionizante no le afecta.
• Presenta un bajo efecto Joule (calentamiento al conducir electrones).
• Para una misma tarea el grafeno consume menos electricidad que el silicio.
• Es capaz de generar electricidad por exposición a la luz solar.
• El grafeno es un material prácticamente transparente.
• Es muy denso y no deja pasar al helio en forma gaseosa, sin embargo si deja pasar al agua, la cual, encerrada en un recipiente de grafeno, muestra una velocidad de evaporación similar a la que muestra en un recipiente abierto.
Otras características aún en discusión son la capacidad de autoenfriamiento descrita por investigadores de la Universidad de Illinois o su capacidad de auto-reparación. Si una capa de grafeno pierde algunos átomos de carbono por cualquier motivo, los átomos cercanos al hueco dejado se acercan y cierran dicho hueco, esta capacidad de auto-reparación podría aumentar la longevidad de los materiales fabricados con grafeno, aunque de forma limitada.