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Uma mudança surpreendente na tecnologia de esfoliação: por que 2004 marcou o início da revolução do grafeno?
A tecnologia de esfoliação é um processo científico antigo, mas promissor, que separa materiais em camadas em nanomateriais por meio de processos mecânicos, químicos ou térmicos. Embora a história da tecnologia de peeling remonte a séculos, a descoberta dos cientistas K. Novoselov e A. Geim em 2004 injetou nova vitalidade neste campo. Eles usaram fita adesiva (Scotch tape) para separar com sucesso o grafeno, e essa conquista revolucionária atraiu muita atenção. atenção e pesquisa sobre essa tecnologia em todo o mundo. Essa pesquisa não apenas rendeu aos dois cientistas o Prêmio Nobel de Física de 2010, mas também tornou a tecnologia de esfoliação uma das tecnologias de produção de nanomateriais mais comumente usadas atualmente.
Hoje, a tecnologia de esfoliação é considerada uma tecnologia importante para a produção de nanomateriais e pode ser usada em muitos campos, como eletrônica e biomedicina.
O processo de esfoliação normalmente envolve a quebra de ligações fracas, geralmente ligações de van der Waals, para separar o material em camadas individuais. Pesquisas realizadas nos últimos anos mostraram que, se energia suficiente for fornecida, ligações ainda mais fortes, como ligações metálicas ou iônicas, podem ser quebradas para produzir materiais não van der Waals, como o nitreto de háfnio. Portanto, a tecnologia de esfoliação destaca sua importância no campo de materiais inovadores, promovendo o desenvolvimento de eletrônicos de alto desempenho, dispositivos eficientes de armazenamento de energia e materiais aeroespaciais leves e resistentes.
História da Tecnologia de Decapagem
Da antiga cerâmica chinesa à cerâmica da civilização maia, as técnicas de descascamento existem há séculos. No entanto, as primeiras pesquisas científicas datam de 1824, quando o cientista Thomas H. Webb aplicou pela primeira vez a tecnologia de esfoliação à produção de pedra de sal de amina. Com o tempo, a pesquisa nessa área continuou a se aprofundar, especialmente em 2004, quando o trabalho de Novoselov e Jim levou a tecnologia de esfoliação a uma nova era. Dessa forma, eles demonstraram o potencial do grafeno, atraindo investimentos e pesquisas sobre a tecnologia da comunidade científica global.
Em 2004, a pesquisa de Novoselov e Kim demonstrou com sucesso o potencial da técnica de decapagem, transformando-a em uma importante tecnologia de produção.
Tipos de tecnologias de decapagem
O processo de esfoliação é aplicado principalmente em estruturas em camadas, onde ligações fracas precisam ser superadas para separar o material em camadas individuais. Dependendo da fonte de energia utilizada, as técnicas de esfoliação podem ser divididas em três categorias: esfoliação mecânica, esfoliação química e esfoliação térmica. Cada uma dessas três tecnologias tem suas próprias características, vantagens e desvantagens.
Descascamento mecânico
A descolagem mecânica depende de forças externas para quebrar as ligações, criando estresse dentro do material. Durante esse processo, um solvente pode ser introduzido para facilitar a esfoliação. Embora essa abordagem forneça alto rendimento e pureza, seus resultados são menos previsíveis e muitas vezes exigem múltiplas repetições para obter uma monocamada de material. No entanto, este também é um dos primeiros métodos usados para a produção de grafeno. Com o tempo, sua tecnologia foi continuamente aprimorada e entrou no estágio de comercialização.
Peeling químico
A esfoliação química envolve um processo de expansão química que usa íons hóspedes ou elétrons livres para expandir a distância entre camadas, formando assim novas ligações. Essa tecnologia produz materiais em maior escala e permite que diferentes químicas sejam exploradas, incentivando pesquisadores a explorar diferentes métodos de produção.
Decapagem Térmica
A esfoliação térmica é uma técnica desenvolvida recentemente que usa o calor como fonte de energia para facilitar o processo de esfoliação. Quando a estrutura em camadas é exposta a temperaturas extremamente altas, os gases gerados criam pressão entre as camadas, neutralizando a atração de van der Waals. Embora esse método forneça rendimentos mais altos e taxas de reação mais rápidas, ele ainda apresenta deficiências no controle do tamanho das partículas.
O avanço da tecnologia de esfoliação não apenas mudou a produção de nanomateriais, mas também afetou a aplicação de materiais correspondentes, expandindo ainda mais suas aplicações na ciência, medicina e indústria. Essa diversidade e adaptabilidade fazem da esfoliação uma tecnologia essencial na pesquisa de materiais de ponta e em diversos setores. À medida que a tecnologia continua avançando, não podemos deixar de perguntar: quais indústrias serão alteradas pela futura ciência dos materiais devido à tecnologia de decapagem?
