p Quer você chame de efervescente, efervescente, ou espumante, a água gaseificada está voltando como bebida. Além de matar a sede, pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign descobriram um novo uso para essas misturas "borbulhantes" que terão grande impacto no fabricante dos mais finos do mundo, flattest, e um dos materiais mais úteis - grafeno. p À medida que a popularidade do grafeno cresce como um material "maravilhoso" avançado, a velocidade e a qualidade com que pode ser fabricado serão fundamentais. Com aquilo em mente, o grupo de pesquisa de SungWoo Nam, professor assistente de ciência mecânica e engenharia em Illinois, desenvolveu um método mais limpo e ecologicamente correto para isolar o grafeno usando dióxido de carbono (CO2) na forma de ácido carbônico como solução eletrolítica. Os resultados são publicados no mais recente Journal of Materials Chemistry C .

p Nam, um especialista na área de materiais 2D, está especialmente interessado no grafeno para seu uso em sensores ou dispositivos flexíveis, por exemplo, um patch wearable que, quando colocado diretamente na pele, é tão fino e transparente, não é perceptível. Atualmente, Nam tem projetos com a indústria para a fabricação de sensores de grafeno vestíveis.

p O grafeno é sintetizado usando deposição de vapor químico em um substrato de metal, normalmente folha de cobre. Um aspecto particularmente complicado da produção de grafeno é como separar este material atomicamente fino de seu substrato de metal nativo para integração em dispositivos úteis. Isso normalmente envolve a dissolução do metal de alta pureza ou a delaminação do substrato - o que requer o uso de produtos químicos agressivos que deixam resíduos persistentes. O grafeno ultrafino também precisa ser revestido com uma camada de suporte de polímero, como policarbonato ou PMMA (polimetacrilato de metila), que requer o uso de solventes muitas vezes tóxicos e cancerígenos.

p "No nosso caso, estamos usando um polímero derivado de biomassa, etil celulose, para o revestimento, "disse Michael Cai Wang, Aluno de doutorado de Nam e pesquisador líder do projeto. "Um polímero comum e barato frequentemente usado como aditivo alimentar, a etilcelulose é solvatada apenas em etanol. Isso não apenas torna nosso processo de transferência de grafeno mais ecologicamente correto, agora também é compatível com uma variedade de materiais poliméricos e biológicos macios, como plásticos comuns e hidrogéis que, de outra forma, não tolerariam solventes agressivos. "

p "Depois de transferir o grafeno, o ácido carbônico simplesmente evapora como dióxido de carbono e água, que não requer mais enxágue, "Nam observou." Assim, economizamos água e tempo, eliminando a necessidade convencional do processo de enxágue repetitivo e tedioso. Ao usar eletrólitos como NaOH ou NaCl, por exemplo, o sódio tende a permanecer no grafeno, o que é muito difícil de se livrar completamente. "

p "Ao delaminar o grafeno da folha de cobre usando ácido carbônico, também podemos reutilizar o substrato de crescimento várias vezes em vez de gastá-lo, realizando economias significativas de material e custos ", disse Wang.

p "Acho que cientificamente o que estamos trazendo para a comunidade é realmente motivar as pessoas a pensar sobre uma maneira mais limpa de fazer grafeno, "Nam disse." Estamos tentando melhorar os protocolos bem estabelecidos para que a indústria possa adotar facilmente nossas técnicas. Como muitos dispositivos estão contaminados por esses produtos químicos usados ​​anteriormente, afeta inevitavelmente a propriedade do grafeno. "

p "O grafeno está apenas começando a amadurecer em laboratório e em aplicações comerciais, "Disse Wang." Assim que você começar a fabricação em grande escala, a saúde dos trabalhadores também é uma consideração importante, outro benefício de nosso processo mais verde. "

p Além de fazer nossa xícara favorita de descafeinado ou taça de champanhe, o grupo também espera que a comunidade científica possa tomar isso como inspiração para encontrar novas maneiras de utilizar o CO2, de outra forma incômodo, para aplicações práticas. Eles visam estender o ciclo de vida útil do carbono no ecossistema industrial, enquanto desvia e mitiga sua emissão na atmosfera. Embora a acidificação dos oceanos seja uma consequência indesejável da concentração cada vez maior de dióxido de carbono na atmosfera da Terra, a equipe de pesquisa tomou isso como uma inspiração para aproveitar esse mesmo mecanismo para fabricar de forma sustentável esse novo material "maravilhoso".

p Nam também acredita que este método pode ter um impacto não apenas na produção de grafeno, mas também fornecem uma técnica ecológica e acessível para uso no processamento de corrosão e delaminação de outros materiais.

p "Se você está interessado em fazer o melhor transistor do mundo, você tem que ter o mais limpo, o material mais puro que você pode sintetizar e transferir, "ele concluiu." Aqui nós oferecemos essa oportunidade para a comunidade. Além disso, muitas pessoas também estão tentando medir as propriedades intrínsecas de outros materiais. Nossa abordagem irá ajudá-los a fazer isso. "