p Engenheiros da Universidade da Califórnia, San Diego descobriu um método para aumentar a quantidade de carga elétrica que pode ser armazenada no grafeno, uma forma bidimensional de carbono. A pesquisa, publicado recentemente online no jornal Nano Letras , pode fornecer uma melhor compreensão de como melhorar a capacidade de armazenamento de energia dos capacitores para aplicações potenciais em carros, turbinas eólicas, e energia solar. p Capacitores carregam e descarregam muito rápido, e são mais úteis para grandes explosões rápidas de energia, como flashes de câmera e usinas de energia. Sua capacidade de carregar e descarregar rapidamente é uma vantagem em relação ao longo tempo de carga das baterias. Contudo, o problema com os capacitores é que eles armazenam menos energia do que as baterias.

p Como pode o armazenamento de energia de um capacitor ser melhorado? Uma abordagem dos pesquisadores do laboratório do professor de engenharia mecânica Prabhakar Bandaru da Escola de Engenharia Jacobs na UC San Diego foi introduzir mais carga em um eletrodo capacitor usando grafeno como material modelo para seus testes. O princípio é que o aumento da carga leva ao aumento da capacitância, o que se traduz em maior armazenamento de energia.

p Como é feito

p Fazendo uma estrutura de nanotubo de carbono perfeita - sem defeitos, que são buracos correspondentes a átomos de carbono ausentes - é quase impossível. Em vez de evitar defeitos, os pesquisadores no laboratório de Bandaru descobriram uma maneira prática de usá-los.

p "Fiquei motivado do ponto de vista de que defeitos carregados podem ser úteis para armazenamento de energia, "disse Bandaru.

p A equipe usou um método chamado processamento de plasma baseado em íons de argônio, em que as amostras de grafeno são bombardeadas com íons de argônio carregados positivamente. Durante este processo, átomos de carbono são eliminados das camadas de grafeno e deixam buracos contendo cargas positivas - esses são os defeitos carregados. A exposição das amostras de grafeno ao plasma de argônio aumentou a capacitância dos materiais em três vezes.

p "Foi emocionante mostrar que podemos introduzir capacitância extra introduzindo defeitos carregados, e que poderíamos controlar o tipo de defeito cobrado que poderíamos introduzir em um material, "disse Rajaram Narayanan, aluna de pós-graduação do grupo de pesquisa do professor Bandaru e primeira autora do estudo.

p Usando espectroscopia Raman e medições eletroquímicas, a equipe foi capaz de caracterizar os tipos de defeitos que o processamento de plasma de argônio introduziu nas redes de grafeno. Os resultados revelaram a formação de defeitos extensos conhecidos como defeitos em "poltrona" e "ziguezague", que são nomeados com base nas configurações dos átomos de carbono ausentes.

p Adicionalmente, estudos eletroquímicos ajudaram a equipe a descobrir uma nova escala de comprimento que mede a distância entre as cargas. "Esta nova escala de comprimento será importante para aplicações elétricas, uma vez que pode fornecer uma base para o quão pequenos podemos fazer dispositivos elétricos, "disse Bandaru.