Uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade Nacional de Cingapura (NUS) desenvolveu uma estratégia econômica e industrialmente viável para produzir grafeno. A nova técnica aborda o desafio de longa data de um processo eficiente para a produção em larga escala de grafeno, e abre caminho para a síntese sustentável do material.

O grafeno é um material bidimensional com uma estrutura em favo de mel com apenas um átomo de espessura. Considerado o material do futuro, o grafeno exibe propriedades eletrônicas únicas que podem ser potencialmente empregadas em uma ampla gama de aplicações, como telas sensíveis ao toque, tintas condutoras e baterias de carregamento rápido. A dificuldade de produzir grafeno de alta qualidade acessível em grande escala, Contudo, continua a representar um obstáculo para sua ampla adoção pelas indústrias.

O método convencional de produção de grafeno utiliza energia sonora ou forças de cisalhamento para esfoliar camadas de grafeno de grafite, e depois dispersar as camadas em grandes quantidades de solvente orgânico. Como solvente insuficiente faz com que as camadas de grafeno se reconectem ao grafite, produzir um quilo de grafeno atualmente requer pelo menos uma tonelada de solvente orgânico, tornando o método caro e prejudicial ao meio ambiente.

Produzindo grafeno com 50 vezes menos solvente

A equipe de pesquisa de desenvolvimento liderada pelo NUS, por outro lado, usa até 50 vezes menos solvente. Isso é obtido pela esfoliação de grafite pré-tratada sob uma condição altamente alcalina para desencadear a floculação, um processo no qual as camadas de grafeno continuamente se agrupam para formar pasta de grafeno sem ter que aumentar o volume de solvente. O método também introduz forças repulsivas eletrostáticas entre as camadas de grafeno e as impede de se reconectar.

A pasta de grafeno resultante pode ser facilmente separada em monocamadas quando necessário ou armazenada por meses. A pasta também pode ser usada diretamente para imprimir aerogéis de grafeno condutores em 3D, um material semelhante a uma esponja ultraleve que pode ser usado para remover derramamento de óleo no mar.

O professor Loh Kian Ping, do Departamento de Química da Faculdade de Ciências da NUS, que também é Chefe de Pesquisa de Materiais 2-D no Centro de Materiais 2-D Avançados da NUS, liderou a pesquisa. Ele disse, "Demonstramos com sucesso uma estratégia de esfoliação única para a preparação de grafeno de alta qualidade e seus compostos. Nossa técnica, que produz um alto rendimento de grafeno cristalino na forma de uma pasta concentrada com um volume significativamente menor de solvente, é uma solução atraente para as indústrias realizarem a síntese em larga escala deste material promissor de maneira econômica e sustentável. "