O que o grafeno faz?

Os avanços tecnológicos dos últimos tempos têm despertado o interesse dos cientistas pelo estudo de novos materiais buscando maior eficiência e melhor desempenho materiais. E, com esse objetivo, os estudos sobre o grafeno têm tomado grandes proporções, conquistando grande notoriedade no ambiente científico, visto que o material rendeu em 2010 o Prêmio Nobel de Física aos cientistas Konstantin Novoselov (russo-britânico) e Andre Geim (russo-holandês).

Mas por que esse material é tão especial e vem sendo associado à próxima revolução tecnológica? De forma curta e objetiva, a grande versatilidade do Grafeno o tem tornado objeto de estudo de muitos no mundo contemporâneo.

Para entender ser seu funcionamento, primeiro precisamos entender o que ele é. Alguns elementos da natureza podem se apresentar com diferentes estruturas, que conferem propriedades muito distintas aos materiais, apesar de serem constituídos do mesmo “ingrediente” e a este fenômeno dá-se o nome de alotropia.

O Grafeno também é um alótropo do Carbono, o segundo elemento mais abundante no corpo humano e o quarto mais abundante no planeta Terra. Todavia, sua estrutura é descrita como uma folha de espessura de um átomo que possui grande extensão e é essa peculiaridade que permite com que o material apresente características tão interessantes como as que serão citadas a seguir.Um dos casos mais conhecidos é o do Carbono, que dependendo das condições de formação pode surgir como grafite ou diamante. As ligações das estruturas atômicas desses materiais são bem distintas, o que causa a disparidade entre suas propriedades físicas. Enquanto o diamante possui uma estrutura com muitas ligações cruzadas, criando um emaranhado difícil de se desfazer, o grafite é formado por finas folhas de Carbono que se sobrepõem umas sobre as outras. Essas folhas podem deslizar entre si, desfazendo a estrutura original, o que explica a fragilidade do grafite.

  • Alta condutividade: A condução de energia depende da movimentação de cargas elétricas, os elétrons. Através do grafeno, os elétrons com seguem se deslocar com extrema facilidade, praticamente sem qualquer resistência, o que torna a condução desse material muito eficiente e rápida, tornando-o o melhor material condutivo do mundo até hoje.
  • Alta resistência mecânica: Como foi visto, o Grafeno é um material extremamente fino e leve. Porém ele é extremamente forte, até mais forte que o diamante! Cada folha pode suportar até 4 kg/m², o que o torna 200 vezes mais forte que o aço.
  • Elasticidade e impermeabilidade: O material pode se distender a até 25% de seu comprimento original e é muito impermeável, conseguindo barrar até gases com partículas pequenas como o Hélio.

Dessa forma, devido às suas propriedades, muitas aplicações para o grafeno já vêm sendo estudadas:

  • Supercapacitores/baterias: Um dos grandes desafios para a indústria atual de baterias gira em torno do balanço entre peso, capacidade e eficiência dos produtos. Todavia Estudos já demonstram o uso do grafeno para aumentar a capacidade, taxa de carregamento e longevidade de baterias.
  • Células solares: As propriedades elétricas do grafeno têm sido aproveitadas para melhorar a eficiência na geração de energia.
  • Tintas: Por ser um material essencialmente inerte, o grafeno está sendo aplicado em tintas para agir como uma barreira de corrosão para o oxigênio e difusão de água.
  • Substituto ao Kevlar:Devido à sua grande resistência mecânica, o Grafeno está sendo aplicado como substituto ao Kevlar na produção de roupas de proteção, como coletes à prova de balas.
  • Sensores de luz: O grafeno tem a capacidade de absorver um grande intervalo de comprimento de ondas, assim, está sendo estudado sua aplicação em sensores.
  • Embalagens: Algumas embalagens antibacterianas de alimento vêm sendo desenvolvidas com papéis com grafeno.
  • Camisinhas: Devido à impermeabilidade, o material está sendo usado para produzir preservativos, recebendo investimentos até da Fundação Bill Gates.
  • Saúde: Alguns testes têm obtido sucesso no isolamento de tumores animais com grafeno e no monitoramento da saúde bucal.

Portanto, o Grafeno é um material extremamente promissor que, não por acaso, está chamando a atenção de cientistas e grandes investidores. Dado isso, o material é considerado como a tecnologia do futuro e já possui aplicações em diferentes áreas que vão desde o setor de saúde até o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos.

Quer conhecer mais sobre engenharia de materiais? Clique aqui e acesse nossos outros posts!

joao.pinto@polijunior.com.br

No Comments

Sorry, the comment form is closed at this time.