Dobrável e forte, o grafeno é o material do futuro

Publicado em 29/04/2014

Trata-se de uma forma de carbono, um condutor de eletricidade e calor melhor do que qualquer outro. E não é apenas o material mais duro do mundo, como também um dos mais flexíveis. O grafeno poderá revolucionar a indústria eletrônica com a produção de aparelhos flexíveis, computadores quânticos superpoderosos, roupas eletrônicas e computadores capazes de fazer interface com as células do nosso corpo.

A Sociedade Americana de Química anunciou em 2012 que o grafeno é 200 vezes mais resistente do que o aço, e tão fino que uma única onça do material (cerca de 28 g) pode cobrir 28 campos de futebol. Cientistas chineses criaram um aerogel de grafeno, um material ultraleve derivado de um gel, que pesa sete vezes menos que o ar. Uma polegada cúbica do material poderia equilibrar-se sobre uma folha de erva.

“O grafeno é um dos poucos materiais transparentes do mundo, condutor de eletricidade e calor e flexível – tudo ao mesmo tempo”, diz Aravind Vijayaraghavan, professor da Universidade de Manchester. “É extremamente raro encontrar todas estas propriedades juntas num único material.”

O que é possível fazer com o grafeno? Físicos e pesquisadores acreditam que, em breve, poderemos fabricar produtos eletrônicos mais finos, mais velozes e mais baratos do que qualquer outra coisa feita de silício, com a opção de poderem ser transparentes e flexíveis.

Baterias de grande duração que podem ficar submersas na água são outra possibilidade.

Em 2011, pesquisadores da Northwestern University construíram uma bateria que incorporava grafeno e silício, o que, segundo a universidade, poderia permitir a produção de um telefone celular que “permaneça carregado por mais de uma semana e possa ser recarregado em apenas 15 minutos”. Em 2012, a Sociedade Americana de Química informou que os avanços no campo do grafeno poderiam resultar em tecnologias de tela de toque que “permitiriam fabricar telefones celulares finos como uma folha de papel e dobráveis o suficiente para ser enfiados no bolso”.

Vijayaraghavan está construindo uma série de sensores de grafeno – inclusive sensores de gás, biossensores e sensores de luz – muito menores do que os atuais. Na semana passada, pesquisadores do Instituto de Tecnologia Avançada da Samsung, que trabalham para a Universidade Sungkyunkwan, na Coreia do Sul, anunciaram que a Samsung descobriu como produzir grafeno de alta qualidade a partir de pastilhas de silício que poderia ser usado na produção de transistores de grafeno. A Samsung afirmou num comunicado que estes avanços significam que ela poderá começar a produzir “telas flexíveis, vestíveis e outros aparelhos eletrônicos da próxima geração”.

Sebastian Anthony, repórter da Extreme Tech, informou que a descoberta da Samsung poderá ser a “pedra de toque da produção comercial do grafeno”.

A Samsung não é a única companhia que trabalha no desenvolvimento do grafeno. Pesquisadores da IBM, Nokia e SanDisk realizam experiências com o material para criar sensores, transistores e memória de armazenamento.

É provável que, quando estes produtos eletrônicos chegarem às prateleiras das lojas, sejam completamente diferentes de tudo o que vimos até agora.

Custo baixo

O fator mais importante é que o grafeno é extremamente barato.

Qualquer coisa que possamos imaginar fabricada pela indústria eletrônica de hoje, muito provavelmente poderá ser melhor, menor e mais barata se produzida à base de grafeno.

No ano passado, cientistas da Universidade da Califórnia, em Berkeley, fabricaram alto-falantes de grafeno capazes de produzir um som de qualidade igual ou melhor à dos fones de ouvido comerciais Sennheiser. E bem menores.

Outro aspecto fascinante do grafeno é sua capacidade de ficar imerso em líquidos sem se oxidar, ao contrário de outros materiais condutores.

Consequentemente, disse Vijayaraghavan, a pesquisa do grafeno conduz a experiências em que a eletrônica se integra a sistemas biológicos. Em outras palavras, poderão ser feitos implantes de grafeno no corpo humano capazes de ler nosso sistema nervoso ou conversar com nossas células.

Mas embora os pesquisadores acreditem que o grafeno será usado em engenhocas da próxima geração, há inteiros setores que constroem produtos eletrônicos usando chips e transistores tradicionais de silício, que provavelmente demorarão para adotar produtos equivalentes de grafeno.

Se isto acontecer, o grafeno poderá acabar sendo usado em outros setores antes de ser utilizado na eletrônica. No ano passado, a Fundação Bill e Melinda Gates pagou pelo desenvolvimento de um preservativo de grafeno fino, leve e impermeável. Os fabricantes de automóveis exploram a possibilidade de construir veículos eletrônicos com carrocerias de grafeno, que não só teriam uma função protetora, como agiriam como painéis solares que carregam a bateria do carro. Os fabricantes de aviões também esperam construir aeronaves usando o material.

Se tudo isto não é o suficiente, uma equipe internacional de pesquisadores sediada no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) realizou testes que poderão permitir a construção de computadores quânticos, o que constituiria um enorme mercado para a computação no futuro.

Mackenzie constrói centro de estudo do material em SP

A Universidade Presbiteriana Mackenzie investiu cerca de R$ 20 milhões para levantar o primeiro centro de pesquisas do material no Brasil, localizado no campus da rua da Consolação, em São Paulo. Contando com uma verba de R$ 9,8 milhões da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), o MackGraphe (Centro de Pesquisas Avançadas em Grafeno, Nanomateriais e Nanotecnologia) ocupará um edifício de 4.230 m2.

A expectativa é de que as obras estejam concluídas até julho deste ano. O Centro contará com o comando do brasileiro Antonio Helio de Castro Neto, diretor de um centro de pesquisa do material na Universidade Nacional de Cingapura.

Fonte: Ney York Times / Tradução de Anna Capovilla