Tubos de nanorcarbonos durante a criação do aerografite (Fonte da imagem: Divulgação/Universidade de Kiel)
Com certeza você já deve ter visto imagens dos primeiros computadores inventados, máquinas que chegavam a ter dois, três andares de tamanho. Hoje, em contrapartida, os smartphones são máquinas poderosas e que cabem dentro dos nossos bolsos. Se antes os PCs faziam cálculos furando cartões de papel, hoje em dia eles nos colocam em contato com o mundo inteiro.
Esse exemplo mostra como a tendência da tecnologia é desenvolver produtos cada vez menores, mais leves e, de quebra, muito mais poderosos. Contudo, o caminho é árduo e passa por etapas que nem imaginamos, como a criação em laboratório de novos e espetaculares materiais.
Esse tipo de trabalho acontece diariamente em universidades e laboratórios do mundo todo. Nesses lugares, os cientistas desenvolvem pesquisas nas mais diferentes áreas, como buscar a criação do material mais leve possível, por exemplo. E é aqui que surge o chamado aerografite, a composição mais leve do mundo – e uma das esperanças dos cientistas para um futuro com produtos mais leves, limpos e ainda mais poderosos. Conheça um pouco sobre ele, a seguir.
Disputa pelo posto de mais leve
O aerografite ficou mundialmente famoso em julho de 2012, quando os cientistas das universidades de Kiel e Hamburgo, ambas na Alemanha, anunciaram a criação do material. A descoberta colocou de lado outros concorrentes que já brigavam pelo título de ter as propriedades mais leves do planeta.
Imagem do aerografite capturada por microscópio especial (Fonte da imagem: Advanced Materials)
Primeiro surgiu o aerogel, material leve e extremamente forte. Ele até deu origem a outra criação, o ferrofluido – que tem sido mais especulado do que o anterior no que diz respeito à aplicação prática em aparelhos eletrônicos. Ambos haviam sido superados pela chamada micrograde metálica, contudo, o seu reinado durou pouco, pois agora chegou a vez do aerografite.
Um centímetro cúbico do material pesa apenas 0,2 miligrama. Ele é 5 mil vezes menos denso que a água e, acredite, seis vezes mais leve que o próprio ar. Para se ter uma ideia da evolução que o aerografite traz, o antigo recordista apresentava uma densidade de 0,9 miligrama para cada centímetro cúbico. Ou seja, ele é mais do que quatro vezes menos pesado do que o seu antecessor.
Do que é feito
Para chegar à forma final do material, os cientistas criaram um processo trabalhoso e extremamente criativo. Primeiro, eles escolheram pequenos cristais de óxido de zinco em formas específicas, utilizando somente os que tinham quatro pontas apontando para lados diferentes (parecendo um ouriço do mar, por exemplo).
Cristais de óxido de zinco (Fonte da imagem: Divulgação/Universidade de Kiel)
Em seguida, esses cristais foram colocados em um forno especial e revestidos por uma camada de carbono. Isso foi feito por meio de um processo chamado CVD ou “Chemical Vapor Deposition” (em português, conhecido como “Deposição de Vapor Químico”).
Ao mesmo tempo, gás hidrogênio também foi inserido dentro do forno. Isso foi feito para que ele roubasse o oxigênio do óxido de zinco. Dessa forma, o zinco caiu para o fundo da estrutura, deixando só o “esqueleto” de carbono. Todo o processo acontece a temperaturas entre 760 e 900 graus Celsius.
Estrutura
Após esse trabalho, o aerografite ganha a estrutura física que pode ser observada em imagens conseguidas graças aos potentes microscópios eletrônicos. Pelas fotos, você consegue enxergar os nanotubos de carbono que dão forma ao material.
Ali é possível perceber que boa parte do seu corpo é feito de nada mais do que ar. Além disso, os nanotubos também são ocos, o que lhe confere ainda mais leveza. Isso, contudo, não faz com que o material seja invisível.
Aerografite (Fonte da imagem: Divulgação/Universidade de Kiel)
Visto a olho nu, o aerografite tem o aspecto de uma pequenina esponja na cor preta. Inclusive, isso destaca outra característica do material: ele absorve 95% dos raios de luz, criando o “preto mais preto” segundo os estudiosos.
Rainer Adelung, professor na Universidade de Kiel, tenta explicar de modo simplificado como é a estrutura do aerografite. Ele diz que, para visualizá-lo, primeiro você deve imaginar que há uma teia de aranha gigante envolvendo toda uma árvore. Feito isso, agora pense que a planta foi retirada, ficando só aquela estrutura criada pela aranha.
Graças às suas formas, o aerografite consegue ter uma estrutura superforte sem que precise ser extremamente pesado. Além disso, há outros fatores que tornam esse entrelaçamento de nanotubos de carbono algo muito inovador. O aerografite pode ter 95% do seu corpo comprimido e, em seguida, retornar ao seu tamanho normal.
Em alguns casos, ele pode ser comprimido a ponto de ficar cerca de mil vezes menor, voltando à forma original quando liberado. Além disso, ele também é forte – muito forte. Segundo os estudos realizados até agora, o material pode suportar até 40 mil vezes o próprio peso – 35 vezes mais capacidade do que o aerogel, por exemplo.
Possíveis aplicações
Segundo os seus desenvolvedores, o aerografite ainda precisa ser extremamente estudado para que as suas aplicações reais possam começar a serem estudadas. Contudo, eles também afirmam que o material pode vir a ser utilizado em uma gama gigantesca de produtos, pois o seu peso e resistência o tornam útil para os mais variados ramos. Há, contudo, campos em que o aerografite já é olhado com “mais carinho”.
Baterias mais poderosas
Uma das alternativas é o seu aproveitamento nas baterias de íon de lítio, cada vez mais utilizadas nos dias de hoje e presentes nos notebooks, smartphones e tablets, entre muitos outros tipos de equipamentos.
Por essas baterias contarem com as exigências de serem cada vez menores e mais potentes, um material como o aerografite vem bem a calhar. Isso porque além de extremamente leve e compacto, ele também é um excelente condutor elétrico, podendo se fazer presente nesse tipo de equipamento eletrônico.
Além dos pequenos dispositivos móveis, o seu uso também pode vir a alcançar outros aparelhos com baterias bem maiores, como os carros elétricos, por exemplo, que também demandam materiais compactos, leves e extremamente resistentes.
No ar e no espaço
Outro uso bastante possível para o aerografite é visto nos ramos da aviação e da exploração espacial. Aqui, inclusive, a sua capacidade de compressão e estrutura diferenciada são talvez mais importantes do que a sua quase que total ausência de peso.
A ideia de aproveitá-lo na construção de alguns equipamentos eletrônicos dos aviões e espaçonaves vem do fato de que esses aparelhos precisam suportar uma quantidade enorme de vibrações, algo que seria absorvido pelo aerografite. Isso garantiria mais resistência e confiabilidade aos eletrônicos.
Novos condutores
Além das baterias, vários outros tipos de equipamentos poderiam aproveitar muito bem as propriedades de condução de energia do aerografite. Aparelhos feitos de plástico, por exemplo, poderiam ter o material anexado à sua estrutura. Com isso, eles passariam a levar energia sem ganhar praticamente nenhum peso extra.
Água e ar bem mais limpos
A aplicação do aerografite não se faz somente no mundo da alta tecnologia. Um dos usos em que ele pode ser aplicado é na filtragem de água e do ar. Segundo os cientistas, o potencial do material para conseguir “segurar a sujeira” é extremamente alto, pois as partículas podem ficar presas nos nanotubos que constroem o aerografite.
A gota não consegue nem penetrar no aerografite (Fonte da imagem: Divulgação/Universidade de Kiel)
De acordo com os estudos, ele age principalmente contra os poluentes mais persistentes. Além disso, ele também é hidrofóbico, ou seja, ele trabalha sempre repelindo a água. Com isso, se o carbono já é utilizado para esses fins, aqui teríamos resultados muito mais satisfatórios – e provavelmente uma água bem mais pura para bebermos.
Indo mais longe
Outras especulações sobre a aplicabilidade do aerografite vão mais longe, abrangendo usos que nem mesmo os seus desenvolvedores devem ter pensado ainda. Como as formas da estrutura dos nanocarbonos podem ser alteradas (durante o seu desenvolvimento) de acordo com as suas necessidades, muitas ideias vêm surgindo.
Uma delas seria o desenvolvimento de roupas e outros materiais impermeáveis, uma vez que, como dito acima, ele repele a água. Outros dizem que a sua resistência pode ser aproveitada na criação de materiais blindados e na criação de produtos à prova de balas mais eficientes que o kevlar.
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E você, acredita que o aerografite pode ter um impacto realmente grande em nossas vidas. Em que você acha que ele pode ser melhor utilizado? Deixe o seu comentário!
