Grafeno, Conheça a nova promessa da revolução tecnológica

Já pensou em ter um celular com tela que não quebrasse? Displays dobráveis? Recarregar toda a bateria do celular em 20 minutos, e essa mesma bateria durar uma semana? Transformar qualquer superfície em um computador? Internet 200x mais rápida? Parece mentira?
Conheça o Grafeno e suas propriedades, o material que promete revolucionar a humanidade!


21.06 - Imagem da estrutura do grafeno.jpg

O grafeno, é um cristal bidimensional (quer dizer, sua estrutura é como uma folha de papel, somente com frente e verso, somente largura e altura, sem profundidade), composto por átomos de carbono, sendo um material extremamente resistente, flexível, com excelentes propriedades térmicas e impermeáveis, com condutividade elétrica 100x maior que a do cobre!! Isso mesmo!! um grande número de propriedades físico-químicas nunca visto em somente um material. A tabela a seguir expõe as possibilidades de aplicações para o material, ainda que no âmbito especulativo, pois seu desenvolvimento ainda está em curso.

image3355.png Tabela: ABINEE TEC (2013)

O grafeno gerou grande interesse na comunidade cientifica mundial nos últimos anos pela quantidade de propriedades existentes e atuantes com eficácia, em um só elemento, o carbono por sua vez, é um dos elementos químicos fundamentais na composição de todas as formas orgânicas existentes na natureza, sendo matéria-prima para a vida neste planeta. O mesmo pode ser encontrado na atmosfera, nos oceanos, no solo e rocha sedimentares, até em camadas mais profundas da Terra, nos combustíveis fósseis e faz parte da composição de todos os seres vivos.

Sua combinação com átomos de oxigênio forma o dióxido de carbono (CO 2 ), que é essencial para os processos de fotossíntese nas plantas. Por outro lado, a combinação de átomos de carbono e hidrogênio leva à formação dos hidrocarbonetos, elementos básicos, por exemplo, do petróleo e gás natural, importantes fontes de energia. Talvez por tratar-se de um elemento químico tão versátil, o grafeno, "nova" variação do carbono, nos brinde futuramente com a possibilidade de uma nova revolução tecnológica por possuir propriedades únicas em um só material. LIMA (2012)

O grafeno, enquanto produto, pode servir como uma espécie de “bloco” fundamental para a construção de materiais grafíticos de todas as outras dimensionalidades. Paralelo à capacidade estrutural, ele apresenta propriedades eletrônicas e de transporte únicas na natureza, podendo ser considerado como o único sistema bidimensional realmente genuíno. O grafeno é desta forma, colocado no topo dos materiais de grande potencial para o desenvolvimento de novas aplicações tecnológicas (LIMA, 2012).

A figura a seguir apresenta a estrutura do grafeno como bloco básico de construção para quase toda a família de derivados do carbono, fulerenos e nanotubos podem ser visualizados como uma folha de grafeno enrolada formando um cilindro, já o grafite, pode ser explicado como uma pilha de folhas de grafeno deslocados (FREIRE, 2012).

image3255.png Imagem - FREIRE, 2012

A medida em que os protótipos de suas possíveis aplicações são produzidas, inúmeros países dão entrada no registro de patentes na busca por diferenciação mercadológica, o gráfico a seguir demonstra o interesse em nanotecnologia de 2004 à 2011 de acordo com número de patentes existentes no mundo.

image33344.png Gráfico - Freire (2012)

O grafeno ainda encontra dificuldades de aplicação mercadológica, pois não se conhece por completo suas capacidades, suas aplicações no mercado geram expectativas em todos os setores da economia sendo realizadas especulações das suas prováveis aplicações, exemplificados a seguir, segundo ABINEE TEC (2013).

AERONÁUTICA - Freios de aeronaves compostos de polímeros, Revestimento para blindagem eletromagnética, Barreira térmica revestimentos anti-fogo, Revestimento anti-congelamento, revestimento anti-interferência de rádio frequência, Revestimento anti-relâmpago, Gerenciamento térmico, Monitoramento estrutural de aeronaves

AUTOMOTIVA - Revestimento de barreira térmica, Revestimento anti-desgaste mecânico, Pintura de pulverizador eletrostático, Tintas de blindagem eletromagnética de rádio frequência, Células de combustível, Revestimento de tanques e linhas de combustível, Polímeros compostos.

BIOMÉDICA - Materiais bactericidas, Revestimento de equipamento cirúrgico, Crescimento artificial de células, Sensores biológicos, Lab-on-a-chip (LOC), Plataformas biocompatíveis

TINTAS, REVESTIMENTOS - Revestimentos anti-corrosão, Filmes transparentes condutivos, Revestimentos hidrofóbicos, Filmes impermeáveis, empacotamento

COMUNICAÇÕES - Amplificadores, Multiplicadores de frequência, Foco-detetores de alta velocidade, Comunicação ótica.

MATERIAIS COMPOSTOS - Compostos para blindagem eletromagnética e rádio frequência, Recipientes de combustível, Ligas de grafeno para uso militar, Compostos de grafeno com polímeros, Compostos de grafeno e poliestireno, Compostos para turbina de vento.

ELETRÔNICA, OPTO-ELETRÔNICA - Selos de identificação de rádio frequência, Transmissor de campo elétrico, Memória lógica, Circuitos integrados, Embalagem de blindagem eletromagnética, Fotodetores rápidos para detecção ótica, Eletrônica flexível, Gerenciamento térmico.

ENERGIA - Revestimento de linhas de transmissão, Supercapacitores, Células solares, Células fotovoltaicas, Armazenamento de hidrogênio, Material catalítico.

SENSORES - Químicos e gases, Pressão, Biológicos, Radiação, DNA, Fotografia.

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É possível esperar que nas próximas décadas, os impasses existentes no seu desenvolvimento (existem muitos, apenas não foram expostos nesse post) possam ser resolvidos, e que a inserção do material no mercado seja uma realidade. Para conhecer mais o Grafeno, assistam os vídeos a seguir:

- Olhar digital : https://www.youtube.com/watch?v=VChujBepNQI

- Univesp TV : https://www.youtube.com/watch?v=E0z1DKKCJwY - bloco 1

- Univesp TV : https://www.youtube.com/watch?v=1LRS_QbNPPA - bloco 2

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Referências -

ABINEE TEC (2013) - Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica

FREIRE, Estevão, Grafeno: Aplicações e tendências tecnológicas, Rio de Janeiro, Departamento de processos orgânicos, Escola de Química, 2012, 6 p.

LIMA, Denille Brito de, Variações do grafeno: uma abordagem Ab-initio de novas estruturas bidimensionais / D.B. de Lima. -- ed.rev. -- São Paulo 2012, 155 p.


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