Papel de grafeno 10 vezes mais resistente que o aço e está acelerando a era digital

Ele é mais forte do que o aço, fino como um papel e pode revolucionar a indústria de automóveis – conheça o papel grafeno, o material com propriedades de Super Homem.

Pesquisadores da Universidade Tecnológica de Sydney, Austrália, criaram um novo material que é menos denso, mais leve, resistente e forte do que o aço. Mas esta não é mais uma daquelas descobertas sensacionais que acabam ficando no papel. Até porque é papel. Feito de grafeno, material encontrado no grafite e em outros compostos de carbono, a novidade pode ser um divisor de águas na ciência dos materiais se conseguir atender às expectativas dos investigadores.

”]Este papel de grafeno é constituído por grafite alterado, por processos químicos, em monocamadas hexagonais empilhadas – tão finas quanto uma folha de papel, porém incrivelmente fortes. A universidade de Sydney publicou um comunicado à imprensa sobre as características únicas do material desenvolvido:

“Comparado com o aço, o papel de grafeno é seis vezes mais leve, de cinco a seis vezes menos denso, duas vezes mais duro, com dez vezes maior resistência à tração e 13 vezes maior rigidez à flexão.

Este é um salto enorme em termos de resistência dos materiais em geral (além de, como o papel, ser flexível). Além disso, por ser feito de grafeno, possui ainda algumas propriedades interessantes elétricas, térmicas e mecânicas.

O melhor de tudo, porém, talvez seja o fato de que o papel de grafeno não é escandalosamente difícil ou caro de ser fabricado, e, por isso, poderia ter grandes implicações para as indústrias aeronáutica e automóvel, onde os fabricantes já estão se voltando para materiais de fibra de carbono – como é o caso – para reduzir o peso e, assim, aumentar a economia de combustível. [PopSci]

Ele foi produzido pela primeira vez em 2004 e, no ano passado, ganhou o Prêmio Nobel de química. O carbono é o elemento que, conforme a combinação dos seus átomos, forma materiais tão distintos quanto o diamante e o grafite.

O papel grafeno (GP) criado pela equipe liderada pelo professor Guoxiu Wang é um material feito a partir do grafite moído, purificado e filtrado através de processos químicos até ter suas nano estruturas reconfiguradas e então processadas em forma de folhas finas.

Além disso, as GP são recicláveis e sua fabricação é bastante simples. Os pesquisadores acreditam que ela tem potencial de revolucionar as indústrias de automação, aviação, elétrica e ótica. Ao substituir o aço, por exemplo, o papel grafeno pode gerar carros mais leves e fortes, além de aviões que consomem menos combustível.

O estudo foi publicado na Journal of Applied Physics.

Cientistas australianos afirmam ter desenvolvido um material compósito baseado no grafite que é tão fino quanto papel, mas mais forte do que o aço.

O Dr. Guoxiu Wang e seus colegas da Universidade de Tecnologia de Sidnei batizaram seu material de “papel de grafeno”.

Como os demais materiais à base de carbono – fibras e compósitos – o papel de grafeno deverá ter aplicações sobretudo na indústria automotiva e aeroespacial, permitindo o desenvolvimento de carros e aviões mais leves, mais seguros e mais econômicos.

Esquema de um transístor de grafeno, com a ilustração superior mostrando as vacâncias, que geram magnetismo em um material de carbono puro. [Imagem: Jianhao Chen/Michael S. Fuhrer]

Magnetismo em carbono puro

Outra descoberta mais impressionante criou uma forma de controlar as propriedades magnéticas do grafeno, o que permite seu uso tanto como memória de acesso aleatório (RAM), quanto para o armazenamento magnético de dados – em discos rígidos ou em memórias tipo flash, por exemplo.

Jianhao Chen e Michael S. Fuhrer, da Universidade de Maryland, descobriram que as ausências de alguns átomos na rede atômica do grafeno – chamadas vacâncias – funcionam como minúsculos ímãs – as vacâncias possuem “momento magnético”.

Mais do que isso, esses momentos magnéticos interagem fortemente com os elétrons que conduzem eletricidade através do grafeno, gerando uma forte resistência elétrica, conhecida como efeito Kondo.

E o efeito Kondo surge no grafeno sem qualquer impureza, ou seja, sem a necessidade de dopagem do material.

Fuhrer afirma que, se as vacâncias no grafeno forem organizadas da maneira correta, isto poderá gerar o ferromagnetismo no material de carbono puro – cada “núcleo” Kondo pode se transformar em um bit magnético controlável.

“Momentos magnéticos individuais poderão ser acoplados juntos por meio do efeito Kondo, forçando-os a se alinharem na mesma direção,” afirma ele. “Quando acoplado com as impressionantes propriedades elétricas do grafeno, o magnetismo poderá ter interessantes aplicações na spintrônica.”

Assim, ao contrário da eletrônica do silício, que depende da colocação precisa de átomos no silício – a chamada dopagem – a eletrônica do grafeno poderá se basear na retirada de átomos em locais precisos da rede atômica do grafeno.

Bibliografia:

Advanced mechanical properties of graphene paper
Ali R. Ranjbartoreh, Bei Wang, Xiaoping Shen, Guoxiu Wang
Journal of Applied Physics
Vol.: 109, 014306 (2011)
DOI: 10.1063/1.3528213

Fontes:
http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=grafeno-acelerando-era-digital

http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=papel-de-grafeno&id=010160110429
http://info.abril.com.br/noticias/ciencia/papel-grafeno-e-10-vezes-mais-forte-que-aco-28042011-24.shl
http://hypescience.com/cientistas-criam-material-superfino-dez-vezes-mais-resistente-que-o-aco/?utm_source=feedburner&utm_medium=email&utm_campaign=Feed%3A+feedburner%2Fxgpv+%28HypeScience%29

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