Para que serve o grafeno?

Já se perguntou para que serve o grafeno? Esse nano material contém apenas carbono, onde seus átomos se interligam compondo uma estrutura hexagonal, vem se destacando cada dia mais na indústria e economia.

Esse material que além de ser leve pode ser utilizado em diversos setores da indústria, o que torna o grafeno um elemento de interesse econômico de também de pesquisadores.

Nesse artigo vai entender um pouco sobre a descoberta e um pouco mais sobre essa substância, inclusive para que serve o grafeno. 

História

O termo surgiu por volta de 1987, porém seu reconhecimento se deu pela IUPAC, somente em 1994.

O químico Linus Pauling desde anos 50, já mencionava nas aulas sobre essa existência de fina camada do elemento químico carbono, composta de anéis hexagonais.

Porém somente em 2004 é que os físicos Andre Geim e Konstantin Novoselov, conseguiram isolar o elemento para que esse pudesse ser estudado de forma mais profunda.

Isso só foi possível pelo fato de que os físicos estavam fazendo estudos com grafite, por meio da técnica chamada esfoliação mecânica, eles conseguiram fazer o isolamento do material através de fita adesiva.

O que é e para que serve o grafeno?

Para que serve o grafeno? De forma originada do carbono, sendo que a organização dos átomos do elemento configura essa fina camada.

Esse elemento originário do carbono, possui apenas altura e largura, sendo ele bidimensional.

Para que você possa ter uma noção do tamanho do grafeno, cerca de 3 milhões de camadas sobrepostas desse elemento correspondem à espessura de uma folha de papel.

Dessa forma, a sua dimensão é medida em nanômetros, o que faz com que ele seja também um elemento bastante leve.

Além disso, o grafeno é bem resistente, e possui um poder de condução de eletricidade bem maior que o silício e o cobre.

Estrutura

O grafeno conta com uma estrutura onde os carbonos ligam-se formando hexágonos.

Esses carbonos tem um núcleo composto por 6 nêutrons e 6 prótons, além de 6 elétrons que estão arranjados em duas camadas.

Os átomos, como o grafeno, estão unidos através de ligações covalentes, onde acontece um compartilhamento de elétrons.

Cada carbono da estrutura, se une a mais três, sendo que 3 dos 4 elétrons do carbono, são compartilhados com átomos próximos.

Um desses elétrons, está composto na ligação Pi (π), tornando assim esse elemento um bom condutor de eletricidade.

Suas propriedades

Como já afirmamos acima, o grafeno é um elemento bastante leve, sendo que 1 m² dele tem cerca de 0,77 mg.

Ele é flexível, assim como é um ótimo condutor, tendo até mesmo um poder de conduzir eletricidade maior que o cobre (Cu).

O grafeno é um elemento durável, impermeável, e muito resistente, sendo que ele é mais forte que o aço cerca de 200 vezes.

Um material translúcido, absorvendo apenas 2,3% da luz, o grafeno também é o material mais rígido já conhecido, além de ser muito fino, com a espessura de um átomo.

Fabricação

O grafeno pode ser fabricado a partir de elementos como: grafite, hidrocarboneto,  nanotubo de carbono e carbeto.

Sendo que o grafite é o elemento mais utilizado para a produção do grafeno.

Existem 3 principais métodos para a produção de grafeno, são eles:

Microesfoliação mecânica: inclusive essa técnica foi a utilizada na descoberta do elemento, onde o cristal de grafite tem camadas do elemento extraídas através de uma fita, e essas são depositadas em substratos que contém um composto chamado óxido de silício.

Deposição química a vapor: nesse método, a produção de camadas do elemento, são colocadas em um suporte sólido, como por exemplo, uma superfície de níquel metálico.

Microesfoliação química: para a produção de grafeno com esse método, é necessário enfraquecer as ligações do carbono com o auxílio de reagentes, rompendo assim de forma parcial a rede.

Aplicações do grafeno

O grafeno é um elemento muito promissor, que ajudará a desenvolver tecnologias em muitas áreas industriais.

Entre algumas áreas, o grafeno é importante para o desenvolvimento de tecnologias envolvendo energia, roupas inteligentes, construção civil e materiais esportivos.

Além disso, algumas áreas de conhecimento estão estudando o grafeno para a aplicação em sensores, desenvolvimento da indústria automotiva, aeroespacial, de comunicação e até mesmo saneamento.

Outras áreas que estudam os polímeros, impressão 3D, áreas de biomedicina, revestimentos entre outras, também estão utilizando o grafeno para o desenvolvimento dos estudos.

Grafeno no Brasil

O Brasil possui as maiores reservas de um mineral não metálico chamado Grafita Natural, que em sua composição contém o grafeno.

As reservas desse mineral são exploradas mais precisamente nos estados de Minas Gerais, Bahia e Ceará, mas vale ressaltar que é possível encontrar a Gravita Mineral em outros locais do Brasil.

Como a Grafita Mineral é um elemento abundante no território nacional, o nosso país tem buscado investir em estudos sobre esse mineral com o objetivo de obter o grafeno.

Preço e possibilidades econômicas

O valor do grafeno ainda é alto, sendo que uma folha do material de 12,9 cm² pode custar cerca de 275 dólares.

Por mais que seja um material bem cobiçado, os pesquisadores estão com um grande desafio de transformar esse material em um produto viável comercialmente.

Além disso, as empresas também estão fazendo estudos para que esse elemento seja produzido em maior escala.

Assim, será possível tornar o grafeno um elemento comercial, podendo ser aplicado em inúmeras tecnologias.

Grafeno e indústria

Como podemos perceber, grafeno se trata de um elemento que está se tornando muito importante para vários setores industriais.

Por ser um material bastante leve ele pode ser aplicado na indústria de energias alternativas, na fabricação de pás eólicas, pois também é um material bastante resistente.

Outro setor industrial onde ele pode ser aproveitado é o de telecomunicações, principalmente por conta do seu poder condutor, ele pode ser um elemento essencial na produção de chips semicondutores e na velocidade das conexões.

Sem dúvidas o grafeno servirá para o desenvolvimento de tecnologias, mas para isso, é importante que se desenvolva uma forma de torná-lo comercialmente viável.Esse conteúdo foi desenvolvido em parceria com o site Mineração Brasil, um site especializado em mineração para você atento sobre o assunto.

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