- Reúne uma série de propriedades que não tinham sido encontradas antes em nenhum outro material
- Ecrãs de computadores transparentes e flexíveis, enroláveis e dobráveis, que se transformam em telefones e se diversificam em várias, serão uma realidade
- A aeronáutica, a medicina, as telecomunicações, a produção de energia… O grafeno estará presente em todos os campos de nossa vida, a melhorá-la
Chip de grafeno.
A comunidade científica e a indústria de todo o mundo estão fascinados por um novo material que, pelas suas extraordinárias propriedades e suas múltiplas aplicações práticas, vai trazer mudanças, sem dúvida, em muitos aspetos de nossa vida: o grafeno.
O que faz o grafeno ser tão extraordinário?
Trata-se de um material transparente, extremamente fino (o mais estreito possível), muito leve (0,77 miligramas por metro quadrado) impermeável, elástico, flexível e, ao mesmo tempo, assombrosamente resistente. O grafeno é o melhor condutor de eletricidade conhecido e, além disso, existe em abundância na natureza, a resultar económico.
O que é o grafeno?
Recentemente alguns pesquisadores da Universidade de Manchester comprovaram ainda a sua capacidade de reparação automática. Isto é, se a estrutura de uma lâmina deste material se quebra, o grafeno atrai de seu contorno os átomos de carbono que necessita e repara os vãos, a preenchê-los adequadamente.
Composição química
O grafeno é uma folha plana de átomos de carbono (somente tem um átomo de espessura) dispostos em estrutura cristalina hexagonal. É obtido a partir do grafite natural que é extraído das minas de carvão e com o que se fazem, por exemplo, os lápis ou freios de automóveis; apesar de que também podem sintetizar-se.
Quimicamente, é um alótropo do carbono, uma estrutura cristalina hexagonal plana (como o favo de mel de abelhas) formado por átomos de carbono e enlaces covalentes que se formam a partir da sobreposição dos híbridos sp(2) dos carbonos enlaçados.
Entrevista a K. Novoselov, um dos descobridores do grafeno.
O grafeno foi descoberto em 2004 pelos pesquisadores científicos de origem russa Andre Geim e Konstantin Novoselov, mas somente em 2010, ano em que os pesquisadores receberam o Prémio Nobel de Física, começou a “febre do grafeno”.
Aplicações
A assombrosa versatilidade do grafeno possibilita várias aplicações comerciais. De facto, estas são praticamente ilimitadas. A lista continua a aumentar. Vejamos algumas:
Transístor baseado nas heteroestrutruturas verticais do grafeno (Universidade de Manchester).
- Discos rígidos capazes de armazenar 1.000 vezes mais informação.
- Os semicondutores nos que se baseiam os processadores ultrarrápidos do futuro (substituto do silício).
- Ecrãs flexíveis (enroláveis e dobráveis que servirão como base de vários dispositivos) e extremamente finos que poderão integrar sistemas como o de pagamento “contactless”.
- Câmaras de visão noturna para fazer fotografias e filmar vídeos sem luz.
- Baterias mais duradouras para telemóveis, computadores e automóveis elétricos (com elétrodos de grafeno as baterias podem durar dez vezes mais do que as que utilizamos agora para carregar nossos telemóveis).
- Novas redes de telecomunicações ultrarrápidas.
- Ultracondensadores (para automóveis e comboios elétricos, e para melhorar o rendimento das redes de distribuição elétrica).
- Aplicações aeronáuticas: aviões que voarão muito mais rápido, a emitir menos gases nocivos para a atmosfera.
- Potentes painéis solares, com 42% de eficácia (atualmente, as células convertem apenas 16% da energia que recebem em eletricidade).
- Televisões OLED (Organic LED) que serão fabricadas com materiais orgânicos e mais sustentáveis para o meio ambiente.
Vídeo sobre as aplicações do grafeno (Fonte: neoteo.com).
- Membranas energeticamente eficazes para produzir gas natural e ao mesmo tempo reduzir as emissões de dióxido de carbono das chaminés térmicas e dos tubos de escape dos veículos.
- Poupança no processo de separação do gas na produção de plásticos e combustíveis.
- Aplicações médicas, como o desenvolvimento de novas vacinas contra o cancro e sensores que se tatuam nos dentes para detetar patologias.
E se tudo isso fosse pouco, o grafeno atua como uma excelente base para criar novos materiais “a medida”, em função de necessidades específicas. Elsa Prada, pesquisadora do Instituto de Ciência de Materiais de Madrid do CSIC que trabalhou com Novoselov, destaca o fluorografeno (análogo bidimensional do teflon, com propriedades lubrificantes e isolantes extraordinárias), o nitreto de boro hexagonal (isolante cristalino e transparente, muito rígido, que combinado com o grafeno potencializa suas propriedades eletromecânicas), o dissulfeto de molibdeno (outro cristal bidimensional com prometedoras propriedades para a construção de uma nova classe de transístores) ou o siliceno (versão do grafeno feito de silício, com algumas propriedades em comum com o grafeno, e a poder ser integrado facilmente com a eletrónica atual baseada no silício).
O grafeno na Espanha e o projeto Flagship da União Europeia
Espanha conta com pesquisadores de alto nível que estão a trabalhar na pesquisa do grafeno. A parte espanhola do projeto Flagship da União Europeia é, atualmente, uma das mais ativas. A empresa Graphenea de San Sebastián (Espanha) é a maior produtora de grafeno da UE e um dos partners do projeto junto com empresas como Philips, Varta, Nokia, ST Microelectronics, Repsol, Alcatel-Lucent ou Airbus. Além disso, em breve está prevista a construção de uma das maiores plantas de produção de grafeno do mundo no município de Yecla (Múrcia, Espanha).
Vídeo explicativo do projeto Flagship da União Europeia
Inconvenientes nos que se está trabalhando
Os processos de obtenção do grafeno a partir de grafito ainda apresentam certa complexidade, assim como a consecução da pureza necessária em cada caso em função da utilidade que terá o material. No entanto, resolver estes inconvenientes é apenas uma questão de tempo: o progresso é constantes e publicações como Science ou Nature informam continuamente sobre isso.
Fontes:
CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas).
Graphene Flagship
MIT(Massachusetts Institute of Technology).
