p (PhysOrg.com) - Uma nova pesquisa da Universidade da Pensilvânia demonstra um método mais consistente e econômico para fazer grafeno, o material em escala atômica que tem aplicações promissoras em uma variedade de campos, e foi tema do Prêmio Nobel de Física de 2010. p Conforme explicado em um estudo publicado recentemente, uma equipe de pesquisa da Penn foi capaz de criar grafeno de alta qualidade com apenas um único átomo de espessura em 95% de sua área, usando materiais prontamente disponíveis e processos de fabricação que podem ser escalados para níveis industriais.

p “Estou ciente de relatos de cerca de 90%, então, esta pesquisa está levando-o para mais perto do objetivo final, que é 100%, "Disse o investigador principal do estudo, NO. Charlie Johnson, professor de física. “Temos uma visão de um processo totalmente industrial.”

p Outros membros da equipe do projeto incluíam os bolsistas de pós-doutorado Zhengtang Luo e Brett Goldsmith, alunos de pós-graduação Ye Lu e Luke Somers e alunos de graduação Daniel Singer e Matthew Berck, todos do Departamento de Física e Astronomia de Penn na Escola de Artes e Ciências.

p As descobertas do grupo foram publicadas em 10 de fevereiro no jornal Química de Materiais .

p O grafeno é uma rede semelhante a um arame de galinha de átomos de carbono dispostos em folhas finas com uma única camada atômica de espessura. Suas propriedades físicas únicas, incluindo condutividade elétrica imbatível, pode levar a grandes avanços na energia solar, armazenamento de energia, memória de computador e uma série de outras tecnologias. Mas processos de fabricação complicados e resultados muitas vezes imprevisíveis atualmente dificultam a adoção generalizada do grafeno.

p A produção de grafeno em escala industrial não é inibida pelo alto custo ou raridade dos recursos naturais - uma pequena quantidade de grafeno é provavelmente feita toda vez que um lápis é usado - mas sim a capacidade de fazer quantidades significativas com espessura consistente.

p Uma das técnicas de fabricação mais promissoras é o CVD, ou deposição de vapor químico, que envolve soprar metano sobre finas folhas de metal. Os átomos de carbono no metano formam uma fina película de grafeno nas folhas de metal, mas o processo deve ser feito quase no vácuo para evitar que várias camadas de carbono se acumulem em aglomerados inutilizáveis.

p A pesquisa da equipe da Penn mostra que o grafeno de camada única de espessura pode ser produzido de forma confiável em pressões normais se as folhas de metal forem suficientemente lisas.

p “O fato de ser feito à pressão atmosférica possibilita a produção de grafeno com menor custo e de forma mais flexível, ”Luo, o autor principal do estudo, disse.

p Considerando que outros métodos envolviam a preparação meticulosa de folhas de cobre personalizadas em um processo caro, O grupo de Johnson usou folha de cobre disponível comercialmente em seu experimento.

p “Você praticamente poderia comprar na loja de ferragens, ”Disse Johnson.

p Outros métodos tornam caras folhas de cobre personalizadas em um esforço para torná-las o mais lisas possível; defeitos na superfície fazem com que o grafeno se acumule de maneiras imprevisíveis. Em vez de, O grupo de Johnson "eletropoliu" sua folha de cobre, uma técnica industrial comum usada no acabamento de talheres e ferramentas cirúrgicas. A folha polida era lisa o suficiente para produzir grafeno de camada única em 95% de sua área de superfície.

p Trabalhar com materiais disponíveis comercialmente e processos químicos que já são amplamente usados ​​na fabricação pode diminuir a barreira para aplicações comerciais.

p “O sistema geral de produção é mais simples, menos caro, e mais flexível ”, disse Luo.

p A simplificação mais importante pode ser a capacidade de criar grafeno às pressões ambientais, pois isso exigiria algumas etapas potencialmente caras das futuras linhas de montagem de grafeno.

p “Se você precisa trabalhar em alto vácuo, você precisa se preocupar em colocá-lo dentro e fora de uma câmara de vácuo sem vazamento, ”Disse Johnson. “Se você está trabalhando na pressão atmosférica, você pode imaginar eletropolindo o cobre, depositar o grafeno nele e, em seguida, movê-lo ao longo de uma correia transportadora para outro processo na fábrica. ”