20 anos de Grafeno: O material que está mudando o mundo silenciosamente
por Stephen Lyth, A Conversa
Crédito: AlexanderAlUS/Wikipedia/CC BY-SA 3.0
Há vinte anos atrás, em outubro, dois físicos da Universidade de Manchester, Andre Geim e Konstantin Novoselov, publicaram um artigo inovador sobre o "efeito de campo elétrico em filmes de carbono atomicamente finos".
O trabalho deles descreveu as extraordinárias propriedades eletrônicas do grafeno, uma forma cristalina de carbono equivalente a uma única camada de grafite, com apenas um átomo de espessura.
Novos métodos para fazer esse material foram inventados. Afirmações incríveis sobre suas propriedades o fizeram soar como algo saído de uma história em quadrinhos do Stan Lee.
Mais forte que o aço, altamente flexível, super escorregadio e impermeável a gases. Um melhor condutor eletrônico que o cobre e um melhor condutor térmico que o diamante, além de ser praticamente invisível e exibir uma série de propriedades quânticas exóticas.
O grafeno foi aclamado como um material revolucionário, prometendo eletrônicos ultra rápidos , supercomputadores e materiais super fortes . Afirmações mais fantásticas incluíram elevadores espaciais , velas solares , retinas artificiais e até capas de invisibilidade .
Apenas seis anos após seu trabalho inicial, Geim e Novoselov receberam o Prêmio Nobel de Física, alimentando ainda mais o entusiasmo em torno dessa maravilha. Desde então, centenas de milhares de artigos acadêmicos foram publicados sobre grafeno e materiais relacionados.
Onde estão os produtos que mudam o jogo para enriquecer nossas vidas ou salvar o mundo das mudanças climáticas? Então o grafeno foi um sucesso retumbante ou um fracasso?
Altos e baixos do grafeno
Em termos de percepção pública, é justo dizer que o grafeno foi mantido em um padrão impossível. A mídia popular certamente pode exagerar histórias científicas para obter cliques, mas os acadêmicos também não estão imunes a exagerar ou especular sobre seus projetos favoritos.
Dito isso, tecnologias disruptivas como carros, televisão ou plástico, todas exigiram décadas de desenvolvimento. O grafeno ainda é um novato no grande esquema das coisas, então é muito cedo para chegar a qualquer conclusão sobre seu impacto.
O que ocorreu silenciosamente é uma integração constante do grafeno em inúmeras aplicações práticas. Muito disso se deve ao Graphene Flagship , uma grande iniciativa de pesquisa europeia coordenada pela Chalmers University of Technology na Suécia. Isso visa levar o grafeno e materiais relacionados da pesquisa acadêmica para aplicações comerciais do mundo real, e mais de 90 produtos foram desenvolvidos na última década como resultado.
Isso inclui plásticos misturados para equipamentos esportivos de alto desempenho , pneus de corrida mais duráveis para bicicletas, capacetes de motocicleta que distribuem melhor as forças de impacto, revestimentos termicamente condutores para componentes de motocicletas e lubrificantes para reduzir o atrito e o desgaste entre peças mecânicas.
O grafeno está encontrando seu caminho em baterias e supercapacitores, permitindo tempos de carregamento mais rápidos e maior vida útil. Tintas de grafeno condutivas agora são usadas para fabricar sensores , etiquetas de rastreamento sem fio , elementos de aquecimento e blindagem eletromagnética para proteger eletrônicos sensíveis. O grafeno é usado até mesmo em fones de ouvido para melhorar a qualidade do som e como um meio mais eficiente de transmissão de calor em unidades de ar condicionado .
Produtos de óxido de grafeno estão sendo usados para dessalinização , tratamento de águas residuais e purificação de água potável . Enquanto isso, uma gama de materiais de grafeno pode ser comprada pronta para uso em inúmeros outros produtos, e grandes corporações, incluindo SpaceX , Tesla , Panasonic , Samsung , Sony e Apple, são todas rumores ou são conhecidas por usá-los para desenvolver novos produtos.
Da promessa à praticidade
O impacto do grafeno na ciência dos materiais é inegável. O impacto nos produtos de consumo é tangível, mas não tão visível. Uma vez que um material é incorporado em um produto funcional, há pouca necessidade de continuar mencionando-o, e preocupações proprietárias podem fazer com que as empresas relutem em entrar em detalhes em qualquer caso. Os consumidores podem, portanto, estar completamente inconscientes de que seu carro, telefone celular ou taco de golfe contém grafeno, e muito provavelmente não se importam, desde que funcione.
À medida que os métodos de produção melhoram e os custos diminuem, podemos esperar que o grafeno seja cada vez mais amplamente adotado. Economias de escala o tornarão mais acessível, e a gama de aplicações provavelmente continuará a se expandir.
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