O que é grafeno? O material maravilhoso e incompreensível
As folhas de grafeno parecem um favo de mel em escala atômica. enot-poloskun/Getty Images Nos últimos anos, tem havido muito burburinho em torno de um supermaterial conhecido como grafeno. Mas o que é grafeno ? Bem, imagine uma substância 200 vezes mais forte que o aço e ainda 1.000 vezes mais leve que o papel.
Parece ficção científica? Não é – é grafeno.
Conteúdo
Descoberta pegajosa do grafeno
Por que o grafeno é tão importante?
Usos potenciais do grafeno
Levando o grafeno dos laboratórios para nossas vidas
A descoberta pegajosa do grafeno
Na Cabot Corporation, o pesquisador sênior Matt Hesketh examina a progressão do grafeno em três frascos. O frasco da esquerda é de grafite, o frasco do meio é de grafite expandido e o da direita é de grafeno. John Tlumacki/The Boston Globe via Getty Images Em 2004, dois cientistas da Universidade de Manchester, Andre Geim e Konstantin Novoselov, estavam “brincando” com grafite. Sim, exatamente a mesma coisa encontrada na ponta do seu lápis. Curiosos sobre esse material, eles se perguntaram se conseguiriam descascá-lo até formar uma única camada. Então, eles recorreram a uma ferramenta incomum:fita adesiva.
“Você coloca [fita adesiva] em grafite ou mica e descasca a camada superior”, explicou Geim à BBC. Há flocos de grafite que saem da fita. Aí você dobra a fita ao meio e cola nos flocos por cima e divide-os novamente. E você repete esse procedimento 10 ou 20 vezes.
"Cada vez, os flocos se dividem em flocos cada vez mais finos. No final, você fica com flocos muito finos presos à fita. Você dissolve a fita e tudo se dissolve."
Surpreendentemente, o método da fita adesiva fez maravilhas. Este experimento lúdico levou à descoberta de flocos de grafeno de camada única.
Em 2010, Geim e Novoselov dividiram o Prêmio Nobel de Física pela descoberta do grafeno, um material feito de átomos de carbono dispostos em uma rede hexagonal que lembra tela de galinheiro.
Por que o grafeno é tão importante?
O professor de física Dr. Yan Fung apresenta uma nova invenção de células solares semitransparentes de baixo custo com grafeno eletrodos na Poly University em Hung Hom, China, 2015. David Wong/South China Morning Post via Getty Images
A conexão do átomo de carbono
Uma das principais razões pelas quais o grafeno é uma maravilha é sua estrutura. Uma única camada de grafeno puro parece uma camada de átomos de carbono dispostos em uma estrutura hexagonal. Esta formação de favo de mel em escala atômica confere ao grafeno sua força impressionante.
Propriedades Elétricas
O grafeno também é uma estrela elétrica. Conduz eletricidade melhor do que qualquer outro material à temperatura ambiente.
Lembra daqueles átomos de carbono de que falamos? Bem, cada um deles tem um elétron extra chamado elétron pi. Este elétron se move livremente, permitindo transmitir condutividade elétrica através do grafeno multicamadas quase sem resistência.
Isso torna o grafeno o condutor de eletricidade mais rápido à temperatura ambiente.
O 'ângulo mágico' e a supercondutividade
Uma pesquisa recente sobre grafeno no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) descobriu algo quase mágico:quando você gira duas camadas de grafeno ligeiramente (apenas 1,1 graus) fora do alinhamento, o grafeno se torna um supercondutor.
Isso significa que ele conduz eletricidade sem resistência e sem calor, abrindo possibilidades incríveis para a supercondutividade à temperatura ambiente no futuro.
Usos potenciais do grafeno
Aprimorando com o Grafeno
Uma das aplicações mais esperadas do grafeno está nas baterias. Dada a condutividade excepcional, poderíamos produzir baterias à base de grafeno que carregam mais rápido e duram mais do que as atuais de íons de lítio.
Alguns grandes nomes como Samsung e Huwei já estão nessa trilha, ansiosos para trazer tais avanços para nossos gadgets do dia a dia.
Outras inovações no grafeno
Biossensores :Pense em um chip fino que poderia estar em sua corrente sanguínea, monitorando dados de saúde ou até mesmo se comunicando com seu cérebro para detectar possíveis ameaças à saúde.
Fotônica :Ao incorporar grafeno, os chips sensíveis à luz podem melhorar muito a sensibilidade, revolucionando dispositivos fotônicos como câmeras, imagens médicas e muito mais.
Filtragem de água :O óxido de grafeno, um derivado do grafeno, mostra-se promissor na purificação de água. Seja removendo contaminantes ou dessalinizando a água do mar, o grafeno pode ser o campeão da água limpa do futuro.
Levando o grafeno dos laboratórios para nossas vidas
Até 2024, podemos esperar uma gama de produtos de grafeno no mercado, de acordo com Andrea Ferrari, diretor do Cambridge Graphene Centre, que também é diretor de ciência e tecnologia do Graphene Flagship, uma colaboração de 1 bilhão de euros da União Europeia. União para acelerar o desenvolvimento da tecnologia do grafeno.
Os parceiros de pesquisa da Flagship já estão fabricando baterias de grafeno que superam as melhores células de alta energia da atualidade em 20% de capacidade e 15% de energia. Outras equipes construíram células solares baseadas em grafeno que são 20% mais eficientes na conversão da luz solar em eletricidade.
Embora existam alguns produtos iniciais que já exploram o potencial do grafeno, como os equipamentos esportivos da empresa Head, o melhor ainda está por vir. E como menciona Ferrari:"Dizemos grafeno, mas na verdade estamos falando de um grande número de opções que estão sendo exploradas. As coisas estão caminhando na direção certa."
Este artigo foi atualizado em conjunto com a tecnologia de IA, depois verificado e editado por um editor do HowStuffWorks. Agora isso é bacana O fabricante de equipamentos esportivos Head já integrou esse material incrível. Sua raquete de tênis Graphene XT afirma ser 20% mais leve com o mesmo peso de balanço. Essa é uma tecnologia séria para mudar o jogo!
