janeiro 18, 2022

O que é grafeno e como achar?

Se o século XX foi o século de plásticos, então o século 21 parece ser o século do grafeno, mas o que é grafeno?

Um material recém-descoberto feito de folhas de carbono de apenas um átomo de espessura. Em revistas científicas, o grafeno é descrito como o material mais leve, mais forte, mais fino, melhor térmico e eletricamente condutor já descoberto. 

A existência do grafeno na natureza é um fenômeno que se tornou possível devido ao fato de que os cientistas encontraram uma “brecha” nas leis da física e fizeram uma tela atômica bidimensional contínua se comportar como um material tridimensional. 

Cada vez mais pesquisas estão descobrindo aplicações úteis desse material, e as previsões soam muito encorajadoras: descobriu-se que o grafeno pode ser usado para produzir um número quase infinito de energia, por isso é fundamental saber o que é grafeno. 

O que é grafeno?

O que é grafeno? Os cientistas há muito descobriram que o carbono tem duas formas básicas, mas surpreendentemente diferentes:

grafite – material macio e preto em ardósias de lápis;

diamantes são cristais super duros e brilhantes em joias.

Ambos os materiais radicalmente diferentes são compostos de átomos de carbono idênticos. Mas os átomos dentro deles são organizados de forma diferente, e isso dá às duas formas propriedades completamente diferentes.

Então, o que é grafeno? O grafeno é uma única camada de grafite. Tem uma rede de cristal plana que consiste em hexágonos interconectados de átomos de carbono firmemente ligados. 

As camadas são apenas um átomo de altura. Portanto, para obter grafeno com uma espessura de 1 mm, você precisará de uma pilha de cerca de 3 milhões dessas camadas.

Quem descobriu o grafeno?

Você já sabe o que é grafeno, então vamos ver agora quem descobriu o mesmo. A pesquisa teórica sobre grafeno começou em meados do século XX, mas por várias décadas ninguém conseguiu obter esse material na prática. 

Os pesquisadores então esticaram a fita para dividir o grafite em camadas ainda menores. 

Depois de fazer um monte de trabalho, eles descobriram que tinham vários pedaços de grafite apenas um átomo de espessura, em outras palavras, grafeno, agora você já sabe o que é grafeno e como ele foi descoberto. 

Propriedades do grafeno

A forma como o grafeno se comporta como um material surpreende muitos cientistas. Listamos suas principais características.

Força e rigidez

Acredita-se que o grafeno seja o material mais forte já descoberto. É cerca de 200 vezes mais forte que o aço. Vale ressaltar que o grafeno é rígido e elástico. Isso permite esticar o material por uma quantidade incrível (20-25% de seu comprimento original) sem quebrá-lo.

Propriedades eletrônicas

Eles também são bastante incomuns. Os elétrons no grafeno são altamente móveis, o que abre a possibilidade de criar chips de computador que funcionam mais rápido e com menos energia do que aqueles que usamos hoje.

Características ópticas

O grafeno ultrafino, sendo apenas um átomo de espessura, é quase completamente transparente. O grafeno transmite cerca de 97-98% da luz. Para comparação: no vidro da janela, esse valor não ultrapassa 90%.

Como achar o grafeno?

Desde 2004, quando o mais novo nanomaterial foi descoberto, os cientistas dominaram uma série de métodos para obtê-lo. 

No entanto, os mais básicos são os seguintes métodos: esfoliação mecânica; crescimento epitaxial no vácuo; -Resfriamento químico perofáfase.

O primeiro desses três métodos é o mais simples. A produção de grafeno por esfoliação mecânica é a aplicação de grafite especial à superfície adesiva da fita isolante. 

Depois disso, a base, como uma folha de papel, começa a dobrar e desdobrar, separando o material desejado. Ao utilizar este método, o grafeno é obtido da mais alta qualidade. 

No entanto, tais ações não são adequadas para a produção em massa deste nanomaterial. Ao usar o método de crescimento epitaxial, são usados wafers finos de silício, a camada superficial da qual é o carboneto de silício. 

Além disso, este material é aquecido a uma temperatura muito alta. Como resultado de uma reação química, os átomos de silício são separados dos átomos de carbono, o primeiro dos quais evapora. 

Como resultado, o grafeno puro permanece na placa. A desvantagem deste método é a necessidade de usar temperaturas muito altas nas quais a combustão de átomos de carbono pode ocorrer. 

O método mais confiável e simples utilizado para a produção em massa de grafeno é o processo CVD. É um método no qual ocorre uma reação química entre um catalisador metálico e gases hidrocarbonetos. 

Onde o grafeno é produzido? 

Até o momento, a maior empresa que fabrica um novo nanomaterial está localizada na China. A produção de grafeno começou em 2012. 

O grafeno é usado para produzir filmes transparentes condutivos que são inseridos em telas sensíveis ao toque. Recentemente, a conhecida empresa Nokia emitiu uma patente para uma matriz sensível à luz. 

Como parte deste elemento, tão necessário para dispositivos ópticos, existem várias camadas de grafeno. Esse material usado nos sensores das câmeras aumenta significativamente sua sensibilidade à luz (até 1000 vezes). 

Ao mesmo tempo, há uma diminuição no consumo de energia elétrica. Uma boa câmera de smartphone também conterá grafeno. 

Algumas aplicações incluem:

Aplicações biomédicas 

O óxido de grafeno tem uma propriedade de seletividade única. Isso permitirá que essa substância encontre aplicações biomédicas. 

Então, graças ao trabalho dos cientistas, tornou-se possível usar óxido de grafeno para o diagnóstico de câncer. Detectar um tumor maligno nos estágios iniciais de seu desenvolvimento permitem as propriedades ópticas e elétricas únicas do nanomaterial. 

Aplicações industriais

Vários sorbets baseados em óxido de grafeno podem ser usados para sedação de objetos naturais infectados pelo homem. 

Além disso, este nanomaterial é capaz de processar águas subterrâneas e superficiais, bem como solos, limpando-os de radionuclídeos. 

Filtros feitos de óxidos de grafeno podem fornecer salas super limpas onde componentes eletrônicos de uso especial são produzidos. 

As propriedades únicas deste material permitirão que você penetre nas tecnologias sutis da esfera química. 

Em particular, pode ser a extração de metais radioativos, dispersos e raros. Assim, o uso de óxido de grafeno permitirá extrair ouro de minérios pobres. 

Que bom que você chegou até aqui e descobriu o que é grafeno. Até a próxima!