Há três meses publicamos a reportagem O grafeno, um material que vai mudar o nosso mundo). Devido ao interesse que essa matéria despertou entre os leitores de nosso blog e graças às contínuas novidades que estão a acontecer a partir de então relacionadas com este material revolucionário, decidimos preparar uma segunda parte sobre o tema, a ampliar a explicação de algumas de suas aplicações e englobar algumas das notícias mais relevantes.
Vídeo Grafeno, características y aplicaciones (Tecnonauta). Em espanhol.
Vídeo em inglês:
O descobrimento do aerogel de grafeno, o material mais leve do mundo
Uma equipa de pesquisadores da Universidade de Zhejiang (China), coordenada pelo professor Gao Chao, criou o material mais leve existente até a presente data (possui uma densidade de apenas 0,16 mg/cm3): um gel ultraleve baseado em nanotubos de carbono congelados em seco e lâminas de óxido de grafeno ao qual se lhe extrai o oxigénio. Seus possíveis usos vão desde o armazenamento de energia e seu uso em microeletrónica até a sua utilização como considerável absorvente em, por exemplo, casos de derrames de petróleo no mar.
O professor Gao Chao explica seu descobrimento neste vídeo.
Dessalinização da água
Pesquisadores estão a trabalhar no emprego do grafeno nos processos de dessalinização da água: a finalidade é separar o sal da água do mar ou de águas salobras, para torná-las potáveis ou úteis para outros fins.
Imagem: página web da companhia Lockheed Martin.
Para exemplificar, a empresa Lockheed Martin, conhecida tradicionalmente pelo desenvolvimento de sistemas militares e de aviões, desenvolveu um processo para perfurar o grafeno (a lembrar-nos de que as lâminas contam com apenas um átomo de espessura) de tal modo que os orifícios que forem suficientemente grandes deixem passar a água mas sejam o bastante pequenos para bloquear as moléculas de sal. A vantagem com relação ao método tradicional é dada pela extraordinária finura do grafeno: quanto mais fino o material que funciona como filtro, menos energia requer para facilitar a osmose inversa (ler nota de imprensa, em inglês).
Vídeo do Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Têxtil modificado com grafeno
Outra destacada propriedade do grafeno é a impermeabilidade. Pesquisadores do mundo inteiro estão a trabalhar nas diversas aplicações proporcionadas por esta característica, como a produção de peças têxteis impermeáveis à água.
O catedrático da UPV Francisco Cases explica as aplicações do grafeno nos têxteis.
Descoberta uma nova propriedade do grafeno: é capaz de absorver toda a luz
Pesquisadores espanhóis do Instituto de Química-Física Rocasolano de Madrid e do Instituto de Ciências Fotónicas (ICFO) de Barcelona descobriram que o grafeno é capaz de absorver completamente a luz na sua monocamada atómica, assim como a luz em diferentes cores. Esta nova propriedade, que se soma à muitas outras já conhecidas, permite, por exemplo, desenvolver fotossensores de infravermelho, biossensores, câmaras, painéis solares, etc. O trabalho foi publicado na revista Physical Review Letters e servirá para que o grafeno seja empregado das duas formas que se explicam a seguir.
Câmaras sem flash com sensores mais sensíveis e baratos
Atualmente, as máquinas fotográficas compactas têm incorporado um sensor CMOS que impede capturar imagens com detalhes em condições de pouca luz. Apenas as câmaras DSLR podem fotografar com alta qualidade nestas condições, mas são caras.
Uma equipa de pesquisadores da Universidade Tecnológica de Nanyang, de Singapura, liderada pelo professor Wang Qijie, criou um sensor feito de grafeno puro que em breve possibilitará tirar fotografias claras e nítidas no escuro sem precisar utilizar flash.
El profesor Wang Qijie, inventor del sensor del grafeno.
Este novo sensor é altamente sensível tanto à luz visível como à luz infravermelha: umas 1.000 vezes mais sensível que qualquer sensor de câmaras fotográficas atuais. Em outras palavras, é capaz de assimilar 1000 vezes mais luz do que os incorporados nas câmaras digitais. O propósito deste sensor de grafeno inclui, além do uso para as câmaras convencionais, a captação de imagens por satélite, a indústria da comunicação e o infravermelho médio.
A indústria só precisará substituir no processo de fabricação os sensores que utilizam atualmente por sensores de grafeno, sem ter que modificar os demais passos do processo. Segundo a equipa de pesquisadores, os sensores de grafeno vão baratear o preço final das câmaras que, ainda por cima, consumirão 10 vezes menos energia.
Feixes de laser ultracurtos em todo o espetro de luz visível
Devido à sua capacidade para absorver a luz num amplo espetro de longitudes de onda, os experimentos indicam que o grafeno poderá ser utilizado para criar feixes de laser ultracurtos de qualquer cor a emiti-los em frações de um nanossegundo (em 2009, o físico Andrea Ferrari, da Universidade de Cambridge, demonstrou que podia absorver a luz no espetro infravermelho). Este avanço permitirá criar lasers mais pequenos e económicos para microengenharia e aparelhos médicos. (ver artigo publicado na revista Nature).
Patenteiam uma tecnologia capaz de obter grafeno de baixo custo a partir do carvão amorfo
Como explicado na reportagem anterior, o grafeno é obtido a partir do grafite natural que se extrai das minas de carvão. Apesar de ser um material abundante na natureza, o processo acarreta elevados custos de consumo de energia porque requer trabalhar em altas temperaturas. No entanto, recentemente um grupo de pesquisadores espanhóis do Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC) conseguiu obter grafeno a partir do carvão amorfo, um produto derivado do carvão e do petróleo. A nova tecnologia, já patenteada, diminui consideravelmente os custos para a obtenção do grafeno em relação à produção a partir do grafite. Esta patente situará a Espanha numa excelente posição na competição que está a ocorrer entre pesquisadores de todo o mundo.
À esquerda, carvão; à direita, carvão amorfo.
O grupo de pesquisa, liderado pela doutora Rosa Menéndez, responsável do grupo de Materiais Compostos do INCAR-CSIC e coordenadora do CSIC em Astúrias, participará no projeto europeu Coalphenes, financiado pela Comissão Europeia, que pesquisará a partir de setembro, e por um período de três anos, como obter materiais compostos de grafeno a partir de derivados do carvão para usos que requeiram materiais com uma alta capacidade de dissipação de calor. (enlace al INCAR en inglés para Juan. http://www.incar.csic.es/composite).
Grafeno. A vida dentro de 50 anos (Neurosol).
Espanha ocupa posição líder na pesquisa do grafeno
Como visto em ambas as reportagens, a Espanha está a participar ativamente na investigação teórica e aplicada do grafeno. Diversas universidades e empresas estão a colaborar em projetos europeus de tecnologia de ponta a servir de referência deste novo setor.
Na nossa região, a Universidade Politécnica de Cartagena assinou um convénio de colaboração com a empresa Graphenano, situada em Yecla, para desenvolver aplicações industriais. A empresa abastecerá a universidade com grafeno em diversos suportes e nanofibras de carbono para facilitar aos investigadores da universidade o seu trabalho.
Fontes e links de interesse:
RTVE:
INCAR-CSIC:
http://www.incar.csic.es/composite_divulgacion
Nature:
http://www.nature.com/nature/index.html
Artigo:
Critical temperatures in the synthesis of graphene-like materials by thermal exfoliation–reduction of graphite oxide
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S000862231200807X
