p Desde sua descoberta, o grafeno chamou a atenção de cientistas e engenheiros por suas muitas propriedades extraordinárias. Mas o óxido de grafeno - um derivado oxidado do grafeno - tem sido amplamente considerado o primo inferior do grafeno. p "O grafeno é tão perfeito, "disse Jiaxing Huang da Northwestern Engineering." E o óxido de grafeno é mais defeituoso, então é como o mais fraco, versão menos emocionante do grafeno. "

p Agora, uma equipe da Northwestern University descobriu que os defeitos aparentemente indesejáveis ​​do óxido de grafeno, surpreendentemente, dão origem a propriedades mecânicas interessantes. Liderado por Horacio Espinosa, o professor James N. e Nancy J. Farley em manufatura e empreendedorismo na McCormick School of Engineering da Northwestern, os pesquisadores usaram uma abordagem única de experimentação e modelagem para se tornarem os primeiros a examinar a mecânica desse material anteriormente ignorado no nível atômico. O que eles descobriram pode potencialmente desvendar o segredo para aumentar com sucesso o óxido de grafeno, uma área que foi limitada porque seus blocos de construção não foram bem compreendidos.

p "Nossa equipe descobriu que o óxido de grafeno exibe notável deformação plástica antes de quebrar, "disse Espinosa." O grafeno é muito forte, mas pode quebrar repentinamente. Descobrimos que o óxido de grafeno, Contudo, vai se deformar antes de eventualmente quebrar. "

p Huang compara a diferença nas propriedades dos materiais com os objetos comuns. "A cerâmica é forte, " ele diz, "mas se você quebrar, vai quebrar. Agora, se um copo de plástico é espremido, ele vai dobrar antes de estalar. "

p Com o apoio do Programa de Pesquisa do Exército e da National Science Foundation, Designing Materials to Revolutionize and Engineer Our Future, a pesquisa é descrita na edição de 20 de agosto da Nature Communications . Além de Espinosa, Jiaxing Huang da Northwestern Engineering, professor associado de ciência e engenharia de materiais, e SonBinh T. Nguyen, professor de química no Weinberg College of Arts and Sciences, são co-pesquisadores principais do projeto. Xiaoding Wei, bolsista de pós-doutorado, e os alunos de graduação Rafael A. Soler-Crespo e Lily Mao são os co-autores do artigo.

p A equipe descobriu que a plasticidade do óxido de grafeno é devido a uma reação mecanoquímica incomum. O óxido de grafeno compreende dois átomos de carbono e um átomo de oxigênio, uma formação conhecida como epóxido. Isso pode ser imaginado como um triângulo com dois átomos de carbono na base e um átomo de oxigênio no topo. Quando as ligações de um epóxido são quebradas quimicamente, as ligações carbono-oxigênio se quebram, deixando a ligação carbono-carbono intacta. A equipe de pesquisa, Contudo, descobriram que quando uma força mecânica foi aplicada ao óxido de grafeno, a ligação carbono-carbono quebrou primeiro, deixando as ligações carbono-oxigênio no lugar.

p "Descobrimos essa surpresa em escala atômica, "Nguyen disse." Isso é completamente diferente do que ocorre em outros materiais e uma propriedade muito incomum para a folha de óxido de grafeno. "

p Saber como o óxido de grafeno funciona na escala atômica pode permitir aos pesquisadores ajustar as propriedades do material. A equipe da Northwestern está agora estendendo sua pesquisa para compreender as propriedades mecânicas das interfaces de óxido de grafeno-polímero, o que é crítico para aumentar a escala do material.

p "Nossos estudos sugerem que as respostas para o aumento do óxido de grafeno podem estar, em parte, para a química no nível atômico, "Disse Espinosa." Com mais informações obtidas em diferentes escalas de comprimento, bem como avanços nos métodos de síntese, eventualmente iremos juntar as peças do quebra-cabeça. "