Produção e Potenciais Aplicações do Grafeno

O grafeno consiste num alótropo do carbono, ou seja, o mesmo elemento químico tem a capacidade de originar duas ou mais substâncias diferentes. Ele consiste numa camada de átomos de carbono que se organizam num padrão hexagonal. Além de tais características, é um material que possui elevada condutibilidade, flexibilidade e maleabilidade, sendo também um material com elevada resistência mecânica. Em detrimento de suas características, o grafeno gerou bastante fascínio no mundo científico e vem sendo amplamente estudado e utilizado.

Em 2004, os físicos Andre Geim e Konstantin Novoselov utilizaram um método simples para a produção de grafeno que consistia em grudar e desgrudar uma fita adesiva em uma lâmina de grafite até que restasse apenas uma camada de átomos de carbono. Apesar de simples, essa técnica foi imprescindível para que eles pudessem determinar as propriedades do grafeno. Com esse feito, eles ganharam o Prêmio Nobel de Física de 2010. Com o passar dos anos, os métodos de produção desse alótropo do carbono foram ficando cada vez mais sofisticados. Atualmente, existem 4 processos principais para a obtenção do grafeno, sendo elas: esfoliação em fase líquida, método de deposição química de fase vapor (CVD), esfoliação micromecânica e crescimento de grafeno epitaxial em SiC.

Esfoliação em fase líquida:

Consiste na diminuição e quebra de interações intermoleculares contida entre as camadas do grafeno por meio da utilização de reagentes. Esse método é caracterizado como versátil pelo uso de agentes químicos de fácil obtenção, como cloreto de potássio.

Método de deposição química de fase vapor (CVD)

Essa técnica baseia-se na obtenção do grafeno por meio da deposição química na fase vapor em substratos de cobre. Uma vez que o cobre possui baixa afinidade com o carbono, acaba por ser um material propício para o crescimento do grafeno em sua superfície. Tal método demonstra ser viável visto que o custo da amostra é baixo quando comparado com outros processos de obtenção. Contudo, o lado negativo dessa técnica é o tamanho da folha de grafeno produzida, que acaba sendo limitada ao tamanho da amostra de cobre utilizada.

Esfoliação micromecânica

É o método mais simples e baseia-se na aplicação de uma fita adesiva em grafite. A seguir, retira-se a fita adesiva contendo o grafite e a coloca em cima de um substrato óxido. Apesar de simples, esse método não é capaz de produzir grafeno em escala comercial, sendo interessante apenas para estudo laboratorial.

Crescimento de grafeno epitaxial em SiC

Esse método consiste na inserção da amostra de carbeto de silício em um forno, onde ocorre a sublimação do silício. O carbono fica depositado na superfície do substrato e é reorganizado para formar as monocamadas de grafeno. Essa técnica apresenta resultados satisfatórios, mas o custo é elevado quando comparado aos outros métodos.

Logo, em razão de suas características, o grafeno possui alta aplicabilidade em inúmeras áreas de estudo. O grafeno tem se mostrado bastante promissor na área de membranas filtrantes, já que o óxido de grafeno possui a capacidade de filtrar a água de solventes orgânicos. Na área da nanotecnologia, o grafeno vem sendo estudado para ser utilizado em baterias, aumentando a sua durabilidade e diminuindo o tempo de carregamento. As atribuições do grafeno lhe garantem um futuro promissor em sua área de desenvolvimento.

FONTES:

https://revistapesquisa.fapesp.br/como-se-faz-grafeno/

http://www.revista.oswaldocruz.br/Content/pdf/Edicao_16_ALENCAR_Eduardo.pdf