Tudo sobre o grafeno, material que está revolucionando a tecnologia

De repente, um material começou a ser citado em todas as mídias, sendo tão revolucionário quanto o plástico e o silício. O grafeno, material mais fino do mundo, promete revolucionar a indústria tecnológica graças às suas características, como resistência, leveza, transparência, flexibilidade, e condutividade elétrica.

O grafeno é formado a partir de uma camada bidimensional de átomos de carbono organizados em estruturas hexagonais da altura de um único átomo. O material pode ser obtido por meio da extração de camadas superficiais de grafite, um mineral maleável abundante na Terra.

As aplicações do grafeno são imensas, podendo ser usado em novos modelos de comunicações ópticas, circuitos e dispositivos transparentes que podem ser dobrados e torcidos (como celulares, por exemplo), implantes neurais, adesivos rastreadores de saúde e sensores impressos para qualquer tipo de aplicativo da Internet das Coisas.

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A descoberta do grafeno

Geim e Novoselov, ganhadores do Nobel de Física 2010. (Fonte: SlidePlayer/Reprodução)Fonte:  SlidePlayer 

O grafeno já era teorizado desde 1947 pelo canadense Philip Russel Wallace, mas foi somente em 2004 que os físicos Kostya Novoselov e Andre Geim conseguiram provar a sua existência autônoma, sem estar ligado quimicamente a outros elementos. Também foram esses dois cientistas os primeiros a experimentar algumas das propriedades excepcionais do material.

O métodos utilizado para isolar o grafeno foi extremamente simples: os russos Novoselov e Geim foram colando e descolando uma fita adesiva grudada em uma lâmina de grafite, o mesmo usado em lápis, até que restou uma camada única de átomos de carbono. Seis anos depois disso, essa “colagem” rendeu a ambos o Prêmio Nobel de Física.

Surpreendentemente, aquela finíssima camada de grafeno, usada pelos físicos no desenvolvimento de um transistor, manteve a sua estrutura e a sua condutividade inalteradas. A partir desse transistor de grafeno, os testes com a substância prosseguiram e, até 2010, pelo menos 3 mil estudos haviam sido publicados comprovando recursos do novo componente.

Afinal, o que é o grafeno?

Fonte: E&T Engineering and Technology/ReproduçãoFonte:  E&T Engineering and Technology 

Quimicamente falando, o grafeno é um dos mais simples alótropos do carbono, ou seja, uma das muitas formas desse elemento químico que incluem o diamante e o grafite. Atualmente, considera-se que o grafeno seja o material mais resistente já conhecido, cerca de 200 vezes mais forte do que o aço.

Essa resistência se deve às fortes ligações químicas formadas entre os átomos de carbono do grafeno. Apesar disso, o material é tão fino, que 3 milhões de camadas de grafeno empilhadas umas sobre as outras têm a altura de 1 milímetro. Sem contar que ele é transparente, elástico e pode ser mergulhado em líquidos sem enferrujar, além de conduzir eletricidade e calor melhor do que qualquer outro componente.

Finalmente, o que torna o grafeno mais atraente são os seus baixos custos de produção. O Brasil, que detém as maiores reservas de grafeno do mundo, já se encontra na corrida tecnológica, pesquisando métodos mais baratos e eficientes para produzir o material.

Viabilidade econômica e preço

Fábrica de grafeno em Belo Horizonte-MG. (Fonte: MGgrafeno/Divulgação)Fonte:  MGgrafeno 

Com todas as inúmeras propriedades do grafeno, era de se esperar que a pesquisa do material estivesse bem avançada. Porém, as empresas que estão apostando na tecnologia têm o desafio de tornar a produção do material comercialmente viável e em larga escala, pois hoje a maioria dos testes é feita apenas em laboratórios.

Porém, os pesquisadores estão otimistas e lembram que, quando o silício foi descoberto como grande solução tecnológica em transistores, demorou 7 anos para ser implantado. E, no caso dos primeiros circuitos integrados, o silício só foi utilizado cerca de 20 anos depois.

Por enquanto, o preço do grafeno ainda é elevado: atualmente uma folha do material de 5,08 centímetros por 2,54 centímetros (12,9 cm²) custa até US$ 275, cerca de R$ 1,5 mil. O Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) fez um relatório em 2012, no qual estimou que o mercado do grafeno tem potencial para atingir até 1 trilhão de dólares em 10 anos.