Grafeno: promessa de revolução tecnológica

Uma das aplicações previstas do grafeno é em celulares, podendo torná-los flexíveis e mais leves. 
Foto: Canaltech

Uma das aplicações previstas do grafeno é em celulares, podendo torná-los flexíveis e mais leves. Foto: Canaltech

do Clube de Engenharia

Grafeno: promessa de revolução tecnológica

Duzentas vezes mais resistentes que o aço, fino, transparente, flexível, impermeável e barato. Melhor condutor de eletricidade, tem aplicações possíveis nos mais diferentes setores da economia, da indústria automotiva à biomedicina. Esse é o grafeno, um composto derivado do grafite que tem sido apontado por pesquisadores como uma das principais promessas de revolução tecnológica no futuro próximo.

Apesar de estudado desde 1947, o material só ganhou relevância em 2004, quando cientistas russos comprovaram seu potencial como transistor, alternativa ao silício usado em semicondutores de equipamentos eletrônicos. Konstantin Novoselov e Andre Geim continuaram trabalhando no grafeno e comprovaram que sua propriedade como condutor se mantinha mesmo quando trabalhado para ser muito fino, da espessura de um átomo. Pela descoberta os dois receberam o Prêmio Nobel de Física em 2010 e, de lá para cá, as pesquisas no mundo inteiro só aumentaram.

Brasil em destaque
O Brasil é o país com a maior reserva natural de grafite do planeta. Com os investimentos necessários em pesquisa e indústria, é capaz, portanto, de liderar esse processo de grandes inovações. Está no Brasil o primeiro laboratório de pesquisa na América Latina dedicado inteiramente ao material. Trata-se do MackGraphe, o Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologia da Universidade Presbiteriana Mackenzie, em São Paulo. Inaugurado em 2016, o laboratório foi construído em parceria envolvendo a universidade, a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e o Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq). Com investimento de 100 milhões de dólares, dedica-se a pesquisar aplicações para o grafeno, além de desenvolver formas de fábrica-lo em escala industrial. A equipe do laboratório é formada por engenheiros, físicos e químicos.

Até agora, sabe-se que o grafeno pode ter utilidade no setor automotivo, aeroespacial, biomédico, eletrônico e de telecomunicações. Sua aplicação mais comentada é na indústria de dispositivos móveis, como tablets e smartphones. Isso porque, no futuro, esses equipamentos poderão ser completamente flexíveis, da espessura de uma folha de papel e contar com baterias muito mais duráveis. A Internet também promete ser beneficiada: pesquisadores das universidades britânicas de Bath e Exeter conseguiram aumentar em 100 vezes a velocidade de transmissão de dados usando interruptores ópticos feitos com grafeno. Outra aplicação promissora é a que pesquisadores da Universidade de Manchester, no Reino Unido, publicaram em abril deste ano: uma peneira, feita com membranas de grafeno, é capaz de transformar a água do mar em potável.

Produção em escala comercial
As promessas do grafeno, no entanto, ainda dependem de mais pesquisas para serem concretizadas. A dificuldade hoje está na fabricação do material, já que ainda não é possível sintetizá-lo em larga escala. Caminhando nesta direção, o estado de Minas Gerais trabalha para ter até 2020 a primeira planta do Brasil para produção em escala comercial. O investimento será de R$ 21,3 milhões para desenvolver a tecnologia e implantar a produção em escala piloto. Os recursos são da Companhia de Desenvolvimento Econômico de Minas Gerais (Codemig). Enquanto cada grama de ouro custa R$ 143, o do grafeno é comercializada em torno de US$ 100 no mercado internacional, ou seja, R$ 346. Hoje, a tonelada métrica de grafeno custa US$ 1.000, cerca de 500 vezes mais do que a de grafite.

Para os pesquisadores mineiros, o ideal é que grafeno chegue a custar apenas dez vezes mais do que o grafite, já que vale mais a eficiência do que o retorno financeiro, com suas propriedades é capaz de isolar bem a umidade e o oxigênio, facilitando a conservação de alimentos, por exemplo, podendo ser usado em embalagens e revestimentos. Pode também ser usado em sensores que ajudarão a detectar doenças por meio do sangue ou saliva. Nenhum material conhecido no mundo oferece tamanha impermeabilidade e resistência. Os elétrons se movem com uma velocidade muito maior do que no silício, o que vai permitir uma eletrônica muito mais rápida. Reconhecida como referência em grafeno, Minas Gerais possui minas de grafite, e, com a instalação da planta no Estado visualiza em breve uma grande concentração de pesquisadores na área.

Com informações de Canaltech, BBC Brasil, Estadão, Band e O Tempo.

 

8 comentários

  1. A elite vai doar tudo.
    Há alguns anos havia uma pesquisa de uma solução de fibra ótica barata na Unicamp. Sumiu.
    Havia, também, uma pesquisa de fibra de carbono de baixo custo na Petrobrás. Também sumiu.
    Na Unesp de Guaratinguetá, oProf. Dr. Teófilo desenvolveu tecnologia para o diamante CVD que permite, entre outras coisas, desenvolver semicondutores de elevada qualidade e com dissipação de calor gigante.
    Está tudo parado ou doado.
    Seremos eternamente exportadores de bens primários, se depender da elite.

  2. Grafeno e o futuro

    Calma, sem euforia. O Governador de Minas será cassado por qualquer juizinho de 5a. categoria e a planta industrial vai cair nas mãos de um governo privatista, que promoverá o repasse dessa industria em um pregão…..e o Brasil vai continuar sendo leiloado.

  3. Benção ou maldição

    No filme Diamantes de Sangue o africano diz que a cada descoberta de diamante uma maldição caia sobre a África. Estamos destinados ao mesmo dilema?

  4. Fica no grafite…

    Mais uma coisa para os golpistas e neoliberais aqui de Banânia entregarem de mão beijada a alguma estatal estrangeira; chinesa de preferência! Assim como fizeram com o nióbio, o qual Banânia também possuía (note o tempo do verbo) as maiores reservas mundiais. 

  5. Duzentas vezes mais resistentes que o aço!

    Como é possivel essa resistência ? Qual aço foi considerado? Resistência à tração?, ao desgaste?

    à corrosão? .  Considerando  que existe aço com resistência de 200Kg / mm2 , o grafeno teria

    então uma resistência tração de 40000 quilos por milímetro quadrado?

    Bobagem ainda, me parece que é relacionar a produção de grafeno com a quantidade disponível

    de grafite. Dessa forma, a obtenção de diamante seria uma baba pois o diamante tem a mesma

    origem, não é?

     

    • (“então uma resistência

      (“então uma resistência tração de 40000 quilos por milímetro quadrado?”:

      Ta certo, eh isso mesmo:  um elefante na ponta de um lapis pra furar.)

    • A resistência mecânica medida

      A resistência mecânica medida foi para um filme de espessura monoatômica, qualquer outro material, se pudesse ser produzido nesta mesma espessura teria resistência bem menor. O grafeno tem estrutura diferente da do diamante. Enquanto o diamante estrutura-se como um tetraedro, o grafeno é planar e forma ligações planares com anéis benzênicos, que se espalham, com muita regularidade e sem defeitos, nas duas direções. As ligações entre átomos são muito poderosas e são os defeitos (faltas, deslocamentos) na rede cristalina que causam a fragilidade mecânica. No grafeno a rede é, praticamente perfeita, e seus átomos formam um coletivo (sem as reflexões das ondas quânticas nos defeitos) que respondem como um todo às deformações. A resistência mecânica deve ter sido testada com nanotubos de carbono, que é o grafeno enrolado como uma folha de papel.

  6. “Jequitinhonha, Vale da Grafita”
    O município de Jequitinhonha/MG possui reservas de Grafita de altíssimo teor de carbono com características moleculares adequadas a produção de Grafeno e este material já foi analisado pela UFMG, acontece que apenas 02 empresas no Brasil monopolizam a mineração da Grafita, sendo as principais jazidas em produção hoje localizadas no ” Vale do Jequitinhonha”, exportando o produto “In natura” para o mundo todo. Buscamos incansavelmente apoio junto aos órgãos governamentais para viabilizar os meios de explorar as jazidas ou mesmo na busca de parcerias para tal, acreditem sem sucesso….. Devemos abrir mão das nossas reservas aos estrangeiros, que parecem saber melhor que nos mineiros e brasileiros, o valor da Grafita e a importância do Grafeno?

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