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Óxido de grafite incrível: por que ele pode se transformar em um material forte semelhante ao papel?
O óxido de grafite (GO) é um composto composto de carbono, oxigênio e hidrogênio em proporções variáveis. Geralmente é preparado tratando a grafite com oxidantes e ácidos fortes. Este material é particularmente atraente porque retém a estrutura em camadas do grafite, mas também possui grandes espaçamentos irregulares, tornando-o potencialmente valioso em múltiplas aplicações.
O produto máximo de oxidação do óxido de grafite é um sólido amarelo com uma proporção de carbono para oxigênio entre 2,1 e 2,9.
O óxido de grafite foi preparado pela primeira vez em 1859 por Benjamin C. Brodie, um químico da Universidade de Oxford, em um processo que envolvia a mistura de grafite com ácido nítrico e ácido clórico potássico. Posteriormente, em 1957, Hamers e Overman desenvolveram um método de Hamers mais seguro, rápido e eficiente, que não só melhorou o processo de síntese, mas também aumentou muito o rendimento.
À medida que a aplicação do óxido de grafite se expande gradualmente, os pesquisadores têm uma compreensão mais profunda de sua estrutura e propriedades. O óxido de grafite tem cerca de duas vezes o espaçamento entre camadas do grafite (cerca de 0,7 nanômetros), o que significa que tem maior potencial para ser configurado em novos materiais. A pesquisa mostra que diferentes métodos de síntese levam a diferentes tipos de óxidos de grafite, cujas propriedades dependem do grau de oxidação.
O óxido de grafite obtido apresenta forte molhabilidade e é capaz de absorver água, aumentando significativamente o espaçamento entre camadas.
Propriedades e aplicações do óxido de grafite
O óxido de grafite possui excelente molhabilidade e pode ser totalmente revestido quando imerso em uma variedade de solventes polares, o que o torna uma vantagem insubstituível na preparação de materiais de membrana e materiais compósitos. Especialmente na comunidade de tratamento de água, o óxido de grafite é visto como uma solução promissora.
Pesquisas mostram que as membranas de óxido de grafite podem filtrar efetivamente as moléculas de água enquanto bloqueiam alguns íons maiores.
Por exemplo, a Lockheed Martin anunciou sua tecnologia de filtragem inovadora, Perforene, alegando que o filtro é 500 vezes mais fino e 1.000 vezes mais forte do que os melhores filtros lançados atualmente, reduzindo significativamente o risco de osmose reversa da água do mar.
Além do tratamento de água, o óxido de grafite também apresenta potencial na criação de materiais opticamente não lineares. Sua capacidade de regular propriedades ópticas o torna de grande valor de aplicação nas áreas de aplicações de laser e comunicações ópticas. Os pesquisadores observaram que, ao variar o teor de oxigênio, as propriedades eletrônicas e ópticas do óxido de grafite podem ser ajustadas com precisão.
Como fazer materiais fortes semelhantes ao papel
O óxido de grafite pode ser avaliado através de um processo simples de dispersão, que pode ser usado como um material forte semelhante ao papel. O óxido de grafite altamente disperso é adsorvido em um meio à base de água e depois desidratado, resultando em um papel de óxido de grafite com resistência incrível. Este material pode não apenas substituir o uso do papel tradicional, mas também pode ser utilizado em diversas aplicações industriais, apresentando boas propriedades renováveis.
Muitos estudos demonstraram que o papel de óxido de grafite é superior a muitos materiais tradicionais em termos de resistência e flexibilidade.
Em suma, o potencial do óxido de grafite decorre de suas propriedades físicas e químicas únicas, mostrando suas extraordinárias perspectivas de aplicação, seja no tratamento de água ou na exploração de ciência de materiais. Então, como o óxido de grafite é tão amplamente utilizado, como ele mudará o uso e as necessidades futuras de materiais?
