{"id":180846,"date":"2022-11-30T21:26:15","date_gmt":"2022-12-01T00:26:15","guid":{"rendered":"https:\/\/noticias.ambientebrasil.com.br\/?p=180846"},"modified":"2022-11-30T21:26:15","modified_gmt":"2022-12-01T00:26:15","slug":"o-grafeno-e-um-supermaterial-comprovado-mas-a-fabricacao-da-forma-versatil-de-carbono-em-escalas-utilizaveis-continua-sendo-um-desafio","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/localhost\/redacao\/traducoes\/2022\/11\/30\/180846-o-grafeno-e-um-supermaterial-comprovado-mas-a-fabricacao-da-forma-versatil-de-carbono-em-escalas-utilizaveis-continua-sendo-um-desafio.html","title":{"rendered":"O grafeno \u00e9 um supermaterial comprovado, mas a fabrica\u00e7\u00e3o da forma vers\u00e1til de carbono em escalas utiliz\u00e1veis continua sendo um desafio."},"content":{"rendered":"\n

“Os chips futuros podem ser 10 vezes mais r\u00e1pidos, tudo gra\u00e7as ao grafeno”; “O grafeno pode ser usado na detec\u00e7\u00e3o da COVID-19”; e “O grafeno permite que as baterias carreguem 5x mais r\u00e1pido” \u2013 essas s\u00e3o apenas algumas das manchetes dram\u00e1ticas recentes elogiando as possibilidades do grafeno. O grafeno \u00e9 um material incrivelmente leve, forte e dur\u00e1vel feito de uma \u00fanica camada de \u00e1tomos de carbono. Com essas propriedades, n\u00e3o \u00e9 de admirar que os pesquisadores tenham estudado maneiras pelas quais o grafeno poderia avan\u00e7ar a ci\u00eancia e a tecnologia de materiais por d\u00e9cadas.<\/p>\n\n\n\n

Eu nunca sei o que esperar quando digo \u00e0s pessoas que estudo grafeno \u2013 algumas nunca ouviram falar disso, enquanto outras viram alguma vers\u00e3o dessas manchetes e inevitavelmente perguntam: “Ent\u00e3o, qual \u00e9 o obst\u00e1culo?”<\/p>\n\n\n\n

O grafeno \u00e9 um material fascinante, assim como as manchetes sensacionalistas sugerem, mas est\u00e1 apenas come\u00e7ando a ser usado em aplica\u00e7\u00f5es do mundo real. O problema n\u00e3o est\u00e1 nas propriedades do grafeno, mas no fato de que ainda \u00e9 incrivelmente dif\u00edcil e caro fabricar em escalas comerciais.<\/p>\n\n\n

\n
\"O<\/a>
O grafeno puro \u00e9 um cristal de carbono uniforme de um \u00fanico \u00e1tomo de espessura disposto em um padr\u00e3o hexagonal, como visto nesta imagem de microsc\u00f3pio eletr\u00f4nico. Fonte: M.H. Gass\/Wikimedia Commons, CC BY.<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n

O que \u00e9 grafeno?<\/h4>\n\n\n\n

O grafeno \u00e9 mais simplesmente definido como uma \u00fanica camada de \u00e1tomos de carbono ligados entre si em uma estrutura hexagonal, semelhante a uma folha. Voc\u00ea pode pensar no grafeno puro como uma folha de papel de tecido de carbono de uma camada de espessura que \u00e9 o material mais forte da Terra.<\/p>\n\n\n\n

O grafeno geralmente vem na forma de um p\u00f3 feito de pequenas folhas individuais que t\u00eam aproximadamente o di\u00e2metro de um gr\u00e3o de areia. Uma folha individual de grafeno \u00e9 200 vezes mais forte do que uma pe\u00e7a de a\u00e7o igualmente fina. O grafeno tamb\u00e9m \u00e9 extremamente condutor, mant\u00e9m-se unido a at\u00e9 700 \u00baC, pode suportar \u00e1cidos e \u00e9 flex\u00edvel e muito leve.<\/p>\n\n\n\n

Devido a essas propriedades, o grafeno pode ser extremamente \u00fatil. O material pode ser usado para criar eletr\u00f4nicos flex\u00edveis e para purificar ou dessalinizar a \u00e1gua. E adicionando apenas 1 grama de grafeno a 5 kg de cimento aumenta a resist\u00eancia do cimento em 35%.<\/p>\n\n\n\n

No final de 2022, a Ford Motor Co., com a qual trabalhei como parte de minha pesquisa de doutorado, \u00e9 uma das \u00fanicas empresas a usar grafeno em escalas industriais. A partir de 2018, a Ford come\u00e7ou a fabricar pl\u00e1stico para seus ve\u00edculos que era de 0,5% de grafeno \u2013 aumentando a resist\u00eancia do pl\u00e1stico em 20%.<\/p>\n\n\n\n

\"Os<\/a>
Os pesquisadores fizeram o primeiro peda\u00e7o de grafeno descascando camadas de carbono do grafite \u2013 ou chumbo de l\u00e1pis \u2013 com fita adesiva. Fonte: Rapid Eye\/E+ via Getty Images.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Como fazer um supermaterial<\/h4>\n\n\n\n

O grafeno \u00e9 produzido de duas maneiras principais que podem ser descritas como um processo de cima para baixo ou de baixo para cima.<\/p>\n\n\n\n

A primeira folha de grafeno do mundo foi criada em 2004 a partir de grafite. O grafite, comumente conhecido como chumbo de l\u00e1pis, \u00e9 composto por milh\u00f5es de folhas de grafeno empilhadas umas sobre as outras. A s\u00edntese de cima para baixo, tamb\u00e9m conhecida como esfolia\u00e7\u00e3o de grafeno, funciona descascando as camadas mais finas poss\u00edveis de carbono do grafite. Algumas das primeiras folhas de grafeno foram feitas usando fita de celofane para descascar camadas de carbono de um peda\u00e7o maior de grafite.<\/p>\n\n\n\n

O problema \u00e9 que as for\u00e7as moleculares que mant\u00eam as folhas de grafeno juntas no grafite s\u00e3o muito fortes, e \u00e9 dif\u00edcil separar as folhas. Devido a isso, o grafeno produzido usando m\u00e9todos de cima para baixo tem muitas vezes v\u00e1rias camadas de espessura, tem buracos ou deforma\u00e7\u00f5es e pode conter impurezas. As f\u00e1bricas podem produzir algumas toneladas de grafeno esfoliado mecanicamente ou quimicamente por ano, e para muitas aplica\u00e7\u00f5es \u2013 como mistur\u00e1-lo em pl\u00e1stico \u2013 o grafeno de baixa qualidade funciona bem.<\/p>\n\n\n\n

\"Os<\/a>
Os flocos de grafeno feitos de m\u00e9todos de cima para baixo geralmente t\u00eam mais de um \u00e1tomo de espessura e t\u00eam impurezas como dobras e l\u00e1grimas, como visto nesta imagem. Fonte: \u0414\u0430\u0433\u0435\u0441\u044f\u043d \u0421\u0430\u0440\u043a\u0438\u0441 \u0410\u0440\u043c\u0435\u043d\u0430\u043a\u043e\u0432\u0438\u0447\/Wikimedia Commons, CC BY-SA.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

O grafeno esfoliado de cima para baixo est\u00e1 longe de ser perfeito, e algumas aplica\u00e7\u00f5es precisam dessa \u00fanica folha de carbono intocada.<\/p>\n\n\n\n

A s\u00edntese de baixo para cima constr\u00f3i as folhas de carbono, um \u00e1tomo de cada vez, ao longo de algumas horas. Este processo \u2013 chamado de deposi\u00e7\u00e3o de vapor \u2013 permite que os pesquisadores produzam grafeno de alta qualidade com um \u00e1tomo de espessura e at\u00e9 cerca de 76 cm polegadas de di\u00e2metro. Isso produz grafeno com as melhores propriedades mec\u00e2nicas e el\u00e9tricas poss\u00edveis. O problema \u00e9 que, com uma s\u00edntese de baixo para cima, pode levar horas para fazer at\u00e9 0,00001 grama \u2013 n\u00e3o r\u00e1pido o suficiente para qualquer uso em grande escala, como em eletr\u00f4nicos flex\u00edveis de tela sens\u00edvel ao toque ou pain\u00e9is solares, por exemplo.<\/p>\n\n\n\n

Ent\u00e3o, qual \u00e9 o obst\u00e1culo?<\/h4>\n\n\n\n

Os m\u00e9todos atuais de produ\u00e7\u00e3o de grafeno, tanto de cima para baixo quanto de baixo para cima, s\u00e3o caros, bem como intensivos em energia e recursos, e simplesmente produzem muito pouco produto, muito lentamente.<\/p>\n\n\n\n

Algumas empresas fabricam grafeno e o vendem de R$ 300.000,00 a mais de R$ 1.000.000,00 por tonelada. H\u00e1 um n\u00famero limitado de usos que fazem sentido a esses altos custos.<\/p>\n\n\n\n

Embora pequenas quantidades de grafeno de cima para baixo ou de baixo para cima possam satisfazer as necessidades dos pesquisadores, para as empresas, mesmo que seja apenas para o processo de prototipagem de um novo material, aplica\u00e7\u00e3o ou processo de fabrica\u00e7\u00e3o requer muitos quilos de p\u00f3 de grafeno ou centenas de folhas de grafeno e muito tempo e esfor\u00e7o. Foram necess\u00e1rios investimentos significativos e mais de quatro anos de estudo, desenvolvimento e otimiza\u00e7\u00e3o antes que o grafeno chegasse \u00e0 linha de produ\u00e7\u00e3o da Ford.<\/p>\n\n\n\n

A produ\u00e7\u00e3o atual mal pode cobrir a experimenta\u00e7\u00e3o, muito menos o uso generalizado.<\/p>\n\n\n\n

Melhorar a fabrica\u00e7\u00e3o<\/h4>\n\n\n\n

Para um material que existe apenas desde 2004, muito progresso foi feito na amplia\u00e7\u00e3o da produ\u00e7\u00e3o e implementa\u00e7\u00e3o do grafeno.<\/p>\n\n\n\n

H\u00e1 ind\u00edcios de que o grafeno est\u00e1 come\u00e7ando a romper em um n\u00edvel comercial. H\u00e1 um grande n\u00famero de startups relacionadas ao grafeno que analisam uma ampla gama de usos que v\u00e3o desde o armazenamento de energia at\u00e9 comp\u00f3sitos e estimula\u00e7\u00e3o nervosa. Grandes empresas \u2013 como Tesla, LG e a gigante qu\u00edmica BASF \u2013 tamb\u00e9m est\u00e3o investigando como o grafeno poderia ser usado, em baterias recarreg\u00e1veis, eletr\u00f4nicos flex\u00edveis ou vest\u00edveis e materiais de pr\u00f3xima gera\u00e7\u00e3o.<\/p>\n\n\n\n

O grafeno est\u00e1 maduro para um avan\u00e7o que reduzir\u00e1 o custo e aumentar\u00e1 a escala de produ\u00e7\u00e3o, e esta \u00e9 uma \u00e1rea de intensa pesquisa acad\u00eamica. Uma nova t\u00e9cnica descoberta em 2020, chamada aquecimento flash joule, \u00e9 especialmente promissora. Os pesquisadores mostraram que a passagem de grandes quantidades de eletricidade atrav\u00e9s de qualquer fonte de carbono reorganiza as liga\u00e7\u00f5es carbono-carbono em uma estrutura de grafeno. Usando este processo, \u00e9 poss\u00edvel fazer muitos quilos de grafeno de alta qualidade por um custo relativamente baixo de qualquer material contendo carbono, como carv\u00e3o ou mesmo lixo. Uma empresa chamada Universal Matter Inc. j\u00e1 est\u00e1 comercializando o processo.<\/p>\n\n\n\n

Uma vez que o custo do grafeno caia, as aplica\u00e7\u00f5es comerciais seguir\u00e3o. O apetite por grafeno \u00e9 enorme, mas levar\u00e1 algum tempo at\u00e9 que esse material fa\u00e7a jus ao seu potencial.<\/p>\n\n\n\n

Fonte: The Conversation \/ Kevin Wyss
Tradu\u00e7\u00e3o: Reda\u00e7\u00e3o Ambientebrasil \/ Maria Beatriz Ayello Leite
Para ler a reportagem original em ingl\u00eas acesse:<\/em>
Graphene is a proven supermaterial, but manufacturing the versatile form of carbon at usable scales remains a challenge (theconversation.com)<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

O grafeno \u00e9 superforte e supercondutor, e tem aplica\u00e7\u00f5es em tudo, desde a constru\u00e7\u00e3o at\u00e9 a eletr\u00f4nica. Mas at\u00e9 o momento quase n\u00e3o houve usos comerciais do material. <\/a><\/p>\n<\/div>","protected":false},"author":2,"featured_media":180874,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[4132],"tags":[77,5325,5326,5323,5324,3142,5327,2849],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/180846"}],"collection":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=180846"}],"version-history":[{"count":16,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/180846\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":180877,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/180846\/revisions\/180877"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/media\/180874"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=180846"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=180846"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"http:\/\/localhost\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=180846"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}