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A misteriosa transformação do grafite: por que a fita cria uma única camada de grafeno?
No campo atual da ciência dos materiais, o grafeno é sem dúvida um dos materiais mais promissores e atraentes. Devido às suas propriedades físicas e químicas únicas, o grafeno apresenta potencial de aplicação ilimitado em muitos campos, como eletrônica, óptica e armazenamento de energia. No entanto, como produzir eficientemente grafeno de alta qualidade tem sido um desafio para os cientistas. Entre as muitas tecnologias de produção, o método inovador de utilização de fita para descascar grafite para obter grafeno de camada única, sem dúvida, nos fornece novas ideias.
A separação do grafeno de camada única do grafite multicamadas não é apenas uma conquista técnica, mas também um avanço na ciência dos materiais.
Tudo começou em 2004, quando os cientistas russos Andre Geim e Konstantin Novoselov usaram fita adesiva comum para selecionar o grafite. Como isso começou? O processo, chamado de “método peel-off”, envolve expor um pedaço de grafite à fita e retirá-lo com cuidado, separando-o em camadas cada vez mais finas. Finalmente, após vários peelings, pode-se obter grafeno tão fino quanto uma camada.
As experiências de Haim e Novoselov, que lhes valeram o Prémio Nobel da Física em 2010, demonstraram o potencial do grafeno para transformar a nossa compreensão dos materiais.
Embora o método de remoção da fita seja simples, a teoria por trás dele revela algumas verdades profundas na ciência dos materiais. Vale ressaltar que a estrutura do grafeno é uma camada de átomos de carbono dispostos em formato hexagonal, o que lhe permite apresentar excelentes propriedades eletrônicas, térmicas e mecânicas em nanoescala. No entanto, à medida que o tamanho das folhas de grafite aumenta, as propriedades físicas são afetadas, especialmente na separação de camadas únicas de grafite multicamadas. A estabilidade da estrutura da rede e a possibilidade de redução de defeitos testam a imaginação de muitos cientistas.
Seja esfoliação mecânica, deposição química de vapor (CVD) ou indução a laser moderna e outras tecnologias inovadoras, quando se trata de produção de grafeno, existe uma maneira de fazê-lo camada por camada.
De acordo com a pesquisa, há atualmente uma variedade de tecnologias de produção de grafeno que estão em constante desenvolvimento. Por exemplo, a tecnologia de deposição química de vapor pode ser usada para cultivar camadas de grafeno de alta qualidade em superfícies metálicas. Embora essa tecnologia tenha maior rendimento, ela também enfrenta o problema de defeitos nos produtos acabados. Como reduzir o número de defeitos e ao mesmo tempo manter um alto rendimento é um problema urgente para os pesquisadores resolverem.
Além dos métodos tradicionais, novas tecnologias, como a montagem robótica de pixels e o grafeno induzido por laser (LIG), estão sendo constantemente exploradas, e essas tecnologias estão caminhando para custos mais baixos e menor consumo de energia.
Com a exploração aprofundada de novos materiais, a produção sustentável de grafeno tornou-se gradualmente possível, e seu poder foi gradualmente demonstrado em vários campos.
Por exemplo, a promissora tecnologia de grafeno induzido por laser, que pode criar grafeno a partir de uma variedade de fontes de carbono – como madeira, papel e até mesmo roupas – está mudando nossa compreensão sobre a origem do grafeno. Através desta tecnologia, a produção de grafeno não está mais limitada a laboratórios, podendo entrar em aplicações industriais mais amplas no futuro, e até encontrar novas oportunidades no desenvolvimento sustentável e em materiais ecológicos.
Em última análise, estamos cheios de expectativas para o futuro do grafeno. Como este material mágico produzido a partir de fita adesiva afetará e mudará o desenvolvimento da tecnologia futura?
