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Entendendo O Que É Grafeno E Quais Suas Utilidades!
A Samsung desenvolveu uma nova bateria usando grafeno, o que permite que elas durem mais e se recarreguem mais rápido.
O que é grafeno e quais suas utilidades!
A indústria busca materiais que proporcionem componentes cada vez mais leves, resistentes e compactos, de modo a facilitar o armazenamento, o transporte, a manutenção, e até o descarte desses itens. E é com base nessa intenção que o grafeno tem sido pesquisado, por se tratar de um material leve, porém, extremamente resistente e flexível.
E apesar do grafeno ter sido descoberto em 1947, somente agora ele tem sido, de fato, considerado de forma mais apurada, trazendo consigo a promessa de revolucionar a tecnologia no futuro. Mas o que é grafeno?
O grafeno e os avanços na tecnologia
Buscando desenvolver produtos cada vez mais compactos, a indústria tem se desdobrado para inovar em designs que levem mais praticidade aos consumidores. E essa é uma tendência mais evidente ainda em artefatos tecnológicos, conforme podemos observar a transformação que vem ocorrendo ao longo dos últimos anos, nos modelos de computadores, notebooks, smartphones, e até pen drives e fones de ouvido.
Podendo ser empregado nas mais diversas utilidades, o grafeno tem sido considerado mais útil do que o plástico e até o silício (que é fortemente utilizado na fabricação de componentes eletrônicos), devido a toda sua utilidade em potencial.
Isso porque se trata de um material resistente, leve, transparente, flexível e ainda, um excelente condutor de eletricidade; o que permite que esse material possa ser empregado nos mais diversos componentes elétricos e eletrônicos.
Uma folha de grafeno, pode ser usada na fabricação de células solares e diversos tipos de sensores, já que o grafeno absorve apenas 2,3% da luz que nele incide
Você já deve ter ouvido falar de aparelhos celulares flexíveis, ou seja, aparelhos que você pode dobrar sem que haja qualquer dano ao mesmo.
Essa é uma inovação proporcionada pelo grafeno, e a tendência é que todos os aparelhos celulares comecem a utilizar o grafeno como uma de suas principais matérias primas, devido a resistência que ele fornece aos aparelhos, além de todas as outras características que o tornam um material tão peculiar.
Dessa forma, podemos esperar que muito em breve, tablets, smartphones e notebooks passem a priorizar a utilização desse material em suas fabricações.
Além de toda resistência e flexibilidade que ele oferece, há ainda a característica de condução elétrica, a qual tem sido estudada e testada para permitir que um aparelho preserve sua energia por muito mais tempo. Isso quer dizer, que talvez estejamos falando de não precisarmos mais recarregar a bateria do celular com tanta frequência, como é hoje em dia.
Sua utilização em outras áreas
Apesar dos chips já terem diminuído drasticamente nos últimos anos, as indústrias de chip pretendem apostar no grafeno para substituir o silício, e fabricar novas unidades, ainda menores e mais resistentes, do que os atuais.
Porém, a utilização do grafeno não se limita apenas aos eletrônicos. Estima-se que ele impactará também vários outros setores, como o automotivo, o naval e até mesmo o setor de aeronáutica (incluindo drones); sendo que sua principal aposta, é a produção de veículos bem mais leves e econômicos.
O grafeno pode ser utilizado também na produção de painéis solares, pode ser empregado em mecanismos que sejam utilizados para desintoxicar água contaminada e para filtrar a água salgada dos oceanos (utilidades essas que apoiam o momento sustentável em que vivemos), além de transmitir sinal de rádio, e poder ser utilizado até na produção de camisinhas! Parece surreal? Mas não é, é tecnologia!
Grafeno é um material apresentado em forma de arame, composto por uma estrutura hexagonal de átomos de carbono, com ligação sp2, sendo um material bidimensional.
Mas afinal, o que é grafeno e como é o seu desenvolvimento no Brasil
E como isso tudo é possível? Mas vamos tentar entender o que é grafeno…
Em termos simples, o grafeno, é uma fina camada de carbono puro; é uma camada única, bem embalada, de átomos de carbono que estão ligados em uma rede hexagonal tipo favo de mel.
Em termos mais complexos, é um alótropo de carbono na estrutura de um plano de átomos de carbono ligados a sp2 com um comprimento de molécula de 0,142 nanômetros. Camadas de carbono empilhadas uma sobre a outra, com um espaçamento interplanar de 0.335 nanômetros, forma o grafeno.
Dessa forma, ela se torna um material extremamente forte (acredita-se que até 200 vezes mais resistente do que o aço, inclusive), e ainda assim, extremamente leve e fino, o que leva os pesquisadores a crer, que se trata do material mais leve e resistente, que existe.
E o mais interessante para a indústria, é que apesar de todas essas características tão expressivas, a matéria prima do grafeno é extremamente barata. Além disso, o Brasil possui a maior reserva de carbono do mundo, o que nos leva a pensar que teoricamente, há um grande potencial de produção de grafeno no Brasil. Isso abre margem, para diversas discussões sobre o potencial produtivo desse novo material, nas indústrias brasileiras.
A Universidade Presbiteriana Mackenzie, de São Paulo, já investiu cerca de R$ 20 milhões para ser pioneira em abrir um centro de pesquisas específico para o grafeno.
No entanto, apesar de ser o primeiro laboratório que pesquisa grafeno no País, e estar em alta no mercado tecnológico, ainda não há previsão para a inauguração desse laboratório, denominado MackGrafe (Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologia).
Essa foto, mostra o processo que é conhecido como “esfoliação mecânica”, podemos então ver com clareza o que é grafeno
Como acontece a produção de grafeno
A primeira vez que o grafeno foi produzido artificialmente, os cientistas literalmente tomaram um pedaço de grafite e dissecaram-no camada por camada até permanecer apenas uma camada única. Este processo é conhecido como “esfoliação mecânica”.
Esta monocamada resultante de grafite (conhecida como grafeno), é de apenas 1 átomo de espessura e, portanto, é possível criar o material mais fino sem se tornar instável ao estar aberto aos elementos (temperatura, ar, etc.). Esse processo produz grafeno de excelente qualidade, mas na etapa de desenvolvimento atual, ainda é extremamente caro, pois ainda não foi escalado.
Existem diferentes maneiras pelas quais monocamadas de grafeno podem ser criadas ou isoladas, mas, de longe, a maneira mais popular neste momento é usando um processo chamado deposição de vapor químico. A deposição de vapor químico, ou CVD (Chemical Vapor Deposition), é um método que pode produzir grafeno de qualidade relativamente alta, potencialmente em grande escala. O processo CVD é razoavelmente direto, embora seja necessário algum equipamento especializado.
E, para criar grafeno de boa qualidade, é importante aderir rigorosamente às diretrizes referentes aos volumes de gás, à pressão, à temperatura e à duração do tempo.
O preço do grafeno
Todos concordam que o grafeno é um material incrível. O grafeno possui melhor mobilidade eletrônica que qualquer metal, é um átomo estável, é flexível e tudo isso, sendo mais forte que o aço.
Sabendo o que é grafeno, agora você pode entender porque milhares de patentes estão sendo criadas todos os anos, para invenções que vão desde pneus de grafeno a celulares flexíveis.
O que é mais difícil de prever, no entanto, é quando e como o grafeno irá chegar ao mercado em grandes quantidades. O principal limitante é o preço do grafeno.
O preço do grafeno está ligado à sua qualidade, e nem todas as aplicações exigem material de excelente qualidade.
O grafeno obtido por “esfoliação mecânica” vem em pequenos flocos de altíssima qualidade. O grafeno esfoliado demonstrou até agora manter as melhores propriedades físicas, alcançando a condição teoricamente prevista, a resistência mecânica, etc. No entanto, a produção é apenas na ordem de alguns pequenos flocos por centímetro quadrado, o que não é o suficiente para muitas aplicações. Além disso, o preço desse grafeno pode ser da ordem de vários milhares de dólares por floco.
O grafeno pode ser usado em aplicações críticas, por ser cinco vezes mais forte que o aço, está apto para ser usado em aplicações militares
O grafeno produzido pelo processo CVD, oferece qualidade suficiente para quase qualquer aplicação de grafeno. O preço do grafeno CVD está ligado ao volume de produção e aos custos de transferência do substrato de cobre, em que é cultivado. A tecnologia de grafeno em escala industrial por esse processo, abaixa o custo de grafeno CVD para encomendas em massa.
A produção em massa desse grafeno, pode ser mais barata do que, por exemplo, o carboneto de silício, um semicondutor importante já usado rotineiramente na indústria.
Uma grande descoberta
Sabendo o que é grafeno, dá para ter ideia de todo o potencial produtivo e revolucionário desse material. E acaba sendo muito interessante pensar que após tantos e tantos anos de produção de materiais baseados em plástico, silício, aço, enfim, o homem ainda consegue desenvolver um material com tantas características incríveis e com tanto potencial à vista.
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Grafeno, o material mágico de 1001 utilidades!
9 Incredible Uses for Graphene
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