Nos últimos tempos muitas pessoas tem falado do grafeno, um super material com excelentes propriedades, mas você sabe realmente do que se trata? E sabia que foi produzido pela primeira vez com grafite e fita adesiva?
Esse artigo é composto das seguintes seções:
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- Arranjo atômico do carbono;
- História do grafeno;
- Propriedades e aplicações;
- Conclusão.
1. Arranjo atômico do carbono;
Sabemos que os átomos podem se alinhar de diferentes formas apresentando diferentes propriedades. O carbono, por exemplo, pode formar diamante, grafite e ainda o grafeno.
Todos nós conseguimos perceber a imensa diferença entre o grafite de um lápis das pedras brilhantes presentes em jóias.
O grafite é composto por inúmeras camadas de carbono alinhadas em uma estrutura hexagonal. O grafeno, nada mais é que um material formado apenas de uma camada de átomos de grafite.
Isso mesmo! O grafeno é tão fino que pode ser considerado um material bidimensional, pois sua espessura é 1 milhão de vezes menor que um fio de cabelo. E uma manta desse material do tamanho de um campo de futebol pesaria apenas 1 grama.
2. História do grafeno;
É tão estranho ter um material tão fino, que tiveram estudos em 1946 que caracterizavam o grafeno de forma teórica, mas acreditavam que esse material, por ser bidimensional, não poderia existir por instabilidades térmicas.
Mas em 2004, os pesquisadores conseguiram produzir grafeno por clivagem micromecânica. O termo parece complexo, mas o conceito por trás do método é bastante simples.
Os cientistas usaram uma fita adesiva e adicionaram grafite em sua superfície, a partir daí colaram e descolaram a fita para que as camadas do grafite fossem se separando.
Depois de muita repetição colocaram esse material muito fino em uma placa de silício, coberta de óxido de silício, e então levaram ao microscópio para análise. Eles perceberam, então, que haviam muitos flocos finíssimos, que só puderam ser vistos pela reação com o óxido de silício, esses flocos eram de grafeno!
Existem outras formas de se obter esse material, mas todas ainda muito caras ou inviáveis para produção em larga escala.
No Brasil existem pesquisadores que obtém o óxido de grafeno através de reações químicas, utilizando diferentes rotas. Mas ainda assim o processo demanda bastante tempo.
3. Propriedades e aplicações;
O grafeno por mais leve que seja, cerca de 0,77 mg/m², possui uma excelente resistência à tração, 130 GPa, e um módulo de elasticidade de 1 TPa. Isso significa que ele é de 100 a 300 vezes mais resistente que o aço.
Com essa propriedade ele pode ser aproveitado para reforço de compósitos poliméricos para o uso na indústria aeronáutica, por exemplo, aumentando a resistência das peças e reduzindo o peso.
O grafeno é um ótimo condutor térmico e de corrente elétrica. Dissipa 5 vezes mais calor que o cobre e conduz corrente 250 vezes melhor que o silício.
Estudos com transistores de grafeno, indicam que processadores fabricados com esse material, podem ter um clock de 2000 GHz, ou 2 THz, consumindo apenas 1% da energia, ocupando menores dimensões e sem a necessidade de trocadores de calor avançados. Para comparação o clock dos Intel i9 atuais, que podem chegar a apenas 5 GHz.
Com o grafeno é possível desenvolver baterias de alto rendimento e supercapacitores que podem armazenar muito mais energia do que estamos acostumados.
Um carro elétrico equipado com bateria de grafeno, por exemplo, poderá ter um autonomia de 800 km e carregar 33 vezes mais rápido que os modelos atuais.
E ainda tem mais! Essa bateria poderá também ser o chassi do veículo, devido a ótima resistência mecânica do grafeno, reduzindo a massa e viabilizando seu uso.
4. Conclusão;
Os avanços trazidos pela descoberta do grafeno podem não ser sentidos na sociedade, mas esse material está sendo amplamente estudado e em breve poderá chegar embarcado em tecnologias do nosso dia a dia, como em celulares, computadores e veículos, por exemplo.
É fundamental que os engenheiros e projetistas tenham conhecimento dessas novas possibilidades, e assim nos prepararmos para o futuro.
