A qualidade do grafeno produzido ao redor do mundo.
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Título para divulgação do texto
A qualidade do grafeno produzido ao redor do mundo.
Título original da pesquisa
The Worldwide Graphene Flake Production
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Autor do texto de divulgação
Revisão de texto
Resumo
O grafeno é um dos nanomateriais mais promissores para industria tecnológica. Porem o desenvolvimento das pesquisas e a utilização em grande escala desse material depende da qualidade com que ele é disponibilizado no mercado.
Tipo
Artigo de periódico
O que é a pesquisa?
O grafeno foi o primeiro nanomaterial bidimensional (2d) a ser isolado em laboratório. Segundo a Organização Internacional para Padronização (ISO) o grafeno é um material constituído de uma camada única monocristalina de átomos de carbono organizados em uma estrutura hexagonal (Figura 1). Em uma linguagem mais simples podemos dizer que o grafeno é uma folha de carbono plana, altamente fina e resistente.
Em um tubo de destilação de uma refinaria, o produtos mais leves, como hidrocarbonetos, nafta, gasolina e querosene, flutuam para o topo da coluna de destilação, enquanto que os mais pesados, como gasóleo pesado e alcatrão descem para o fundo do tubo. No reator químico do LPE acontece algo bem parecido. Os produtos mais pesados, como o grafite (que tem um numero gigantesco de camadas moleculares), tendem a ficar no do fundo do reator, enquanto o grafeno (1 camada molecular) tende a flutuar para o topo do reator. É possível repetir esse processo várias vezes até adquirir maiores concentrações de substâncias com a monocamada, ou seja, de grafeno, o que, contudo pode aumentar a produção de gases e a necessidade de tratar esses resíduos, tornando o processo mais caro.
Como é feita a pesquisa?
Para avaliar a qualidade do grafeno produzido ao redor do mundo, analisou-se diversas amostras. As amostras de grafeno analisadas foram provenientes de 60 empresas produtoras existentes nas Américas, Ásia e Europa. O processo de análise das amostras foi realizado basicamente em três etapas, a saber:
Etapa 1: Identificação da natureza de cada amostra, usando instrumentos de espectroscopia Raman ( materiais obtidos por processo de oxidação GO e rGO foram descartados da análise).
Etapa 2: Preparo das amostras: foi feita a diluição de cada uma das amostras de grafeno em meio líquido. A solução com grafeno obtida foi espalhada sobre uma superfície de óxido de silício (com 300 nm de espessura) e colocada p ara secar.
Etapa 3: Avaliação final das amostras, por meio das seguintes técnicas de caracterização: (i) análise elementar (verificar a proporção dos elementos Carbono, Nitrogênio e Hidrogênio em cada amostra); (ii) microscopia ótica, microscopia eletrônica de transmissão (MET) e varredura (MEV); e (iii) espectroscopia fotoeletrônica por Raios X, espectroscopia Raman e microscopia de força atômica (MFA)
Etapa 1: Identificação da natureza de cada amostra, usando instrumentos de espectroscopia Raman ( materiais obtidos por processo de oxidação GO e rGO foram descartados da análise).
Etapa 2: Preparo das amostras: foi feita a diluição de cada uma das amostras de grafeno em meio líquido. A solução com grafeno obtida foi espalhada sobre uma superfície de óxido de silício (com 300 nm de espessura) e colocada p ara secar.
Etapa 3: Avaliação final das amostras, por meio das seguintes técnicas de caracterização: (i) análise elementar (verificar a proporção dos elementos Carbono, Nitrogênio e Hidrogênio em cada amostra); (ii) microscopia ótica, microscopia eletrônica de transmissão (MET) e varredura (MEV); e (iii) espectroscopia fotoeletrônica por Raios X, espectroscopia Raman e microscopia de força atômica (MFA)
Qual a importância da pesquisa?
Por meio de técnicas de caracterização foi possível identificar com precisão as amostras de grafeno com péssima qualidade entre as amostras avaliadas. Boa parte dos “pós-pretos” vendidos por altos valores como sendo grafeno com são na verdade apenas grafite. Isso é alarmante, visto que um grafeno de má qualidade pode comprometer a reputação do setor e impactar negativamente o desenvolvimento de tecnologias com o grafeno.
A qualidade do grafeno extraído pode comprometer suas possíveis aplicações em diversos setores da indústria. Por exemplo, o melhor desempenho em aplicações de materiais compostos seria alcançado com flocos grandes de grafeno que tenham a espessura de duas a três monocamadas. No caso de eletrodos para aplicações neurológicas, por sua vez, o ideal é utilizar flocos de grafeno monocamada. Sem que se saiba as características do grafeno empregado, seu uso pode não obter os resultados desejados.
Portanto, cada tipo de aplicação exige o ajuste fino das propriedades do material de grafeno em termos de sua espessura e tamanho e funcionalidade. Por esse motivo, a rotulagem e a caracterização (certificação) do grafeno comercializado são necessárias para que o usuário do produto possa escolher adequadamente o material que deseja utilizar..
O estudo concluiu que a qualidade do grafeno encontrada hoje no mercado não atende a necessidade da maioria de suas aplicações. É necessário, portanto, que haja padrões rigorosos para a caracterização/certificação do grafeno produzido, levando em consideração suas propriedades físicas requeridas para sua aplicação específica. Esse é o caminho para se criar um mercado mundial saudável e confiável de grafeno.
A qualidade do grafeno extraído pode comprometer suas possíveis aplicações em diversos setores da indústria. Por exemplo, o melhor desempenho em aplicações de materiais compostos seria alcançado com flocos grandes de grafeno que tenham a espessura de duas a três monocamadas. No caso de eletrodos para aplicações neurológicas, por sua vez, o ideal é utilizar flocos de grafeno monocamada. Sem que se saiba as características do grafeno empregado, seu uso pode não obter os resultados desejados.
Portanto, cada tipo de aplicação exige o ajuste fino das propriedades do material de grafeno em termos de sua espessura e tamanho e funcionalidade. Por esse motivo, a rotulagem e a caracterização (certificação) do grafeno comercializado são necessárias para que o usuário do produto possa escolher adequadamente o material que deseja utilizar..
O estudo concluiu que a qualidade do grafeno encontrada hoje no mercado não atende a necessidade da maioria de suas aplicações. É necessário, portanto, que haja padrões rigorosos para a caracterização/certificação do grafeno produzido, levando em consideração suas propriedades físicas requeridas para sua aplicação específica. Esse é o caminho para se criar um mercado mundial saudável e confiável de grafeno.
Área do Conhecimento
Engenharias
Palavras-chave – Entre 3 a 5 palavras
Grafeno
Espectroscopia
Nanomateriais
Nanotecnologia
ODS
ODS 9: Indústria, Inovação e Infraestrutura
ODS 12: Consumo e Produção Responsáveis
Link da pesquisa original
Material Complementar
Data da publicação do texto de divulgação
December 4, 2019