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De repente, um material começou a ser citado em todas as mídias, sendo tão revolucionário quanto o plástico e o silício. O grafeno, material mais fino do mundo, promete revolucionar a indústria tecnológica graças às suas características, como resistência, leveza, transparência, flexibilidade, e condutividade elétrica.
O grafeno é formado a partir de uma camada bidimensional de átomos de carbono organizados em estruturas hexagonais da altura de um único átomo. O material pode ser obtido por meio da extração de camadas superficiais de grafite, um mineral maleável abundante na Terra.
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As aplicações do grafeno são imensas, podendo ser usado em novos modelos de comunicações ópticas, circuitos e dispositivos transparentes que podem ser dobrados e torcidos (como celulares, por exemplo), implantes neurais, adesivos rastreadores de saúde e sensores impressos para qualquer tipo de aplicativo da Internet das Coisas.
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A descoberta do grafeno
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Geim e Novoselov, ganhadores do Nobel de Física 2010. (Fonte: SlidePlayer/Reprodução)
O grafeno já era teorizado desde 1947 pelo canadense Philip Russel Wallace, mas foi somente em 2004 que os físicos Kostya Novoselov e Andre Geim conseguiram provar a sua existência autônoma, sem estar ligado quimicamente a outros elementos. Também foram esses dois cientistas os primeiros a experimentar algumas das propriedades excepcionais do material.
O métodos utilizado para isolar o grafeno foi extremamente simples: os russos Novoselov e Geim foram colando e descolando uma fita adesiva grudada em uma lâmina de grafite, o mesmo usado em lápis, até que restou uma camada única de átomos de carbono. Seis anos depois disso, essa “colagem” rendeu a ambos o Prêmio Nobel de Física.
Surpreendentemente, aquela finíssima camada de grafeno, usada pelos físicos no desenvolvimento de um transistor, manteve a sua estrutura e a sua condutividade inalteradas. A partir desse transistor de grafeno, os testes com a substância prosseguiram e, até 2010, pelo menos 3 mil estudos haviam sido publicados comprovando recursos do novo componente.
Afinal, o que é o grafeno?
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Fonte: E&T Engineering and Technology/Reprodução
Quimicamente falando, o grafeno é um dos mais simples alótropos do carbono, ou seja, uma das muitas formas desse elemento químico que incluem o diamante e o grafite. Atualmente, considera-se que o grafeno seja o material mais resistente já conhecido, cerca de 200 vezes mais forte do que o aço.
Essa resistência se deve às fortes ligações químicas formadas entre os átomos de carbono do grafeno. Apesar disso, o material é tão fino, que 3 milhões de camadas de grafeno empilhadas umas sobre as outras têm a altura de 1 milímetro. Sem contar que ele é transparente, elástico e pode ser mergulhado em líquidos sem enferrujar, além de conduzir eletricidade e calor melhor do que qualquer outro componente.
Finalmente, o que torna o grafeno mais atraente são os seus baixos custos de produção. O Brasil, que detém as maiores reservas de grafeno do mundo, já se encontra na corrida tecnológica, pesquisando métodos mais baratos e eficientes para produzir o material.
Viabilidade econômica e preço
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Fábrica de grafeno em Belo Horizonte-MG. (Fonte: MGgrafeno/Divulgação)
Com todas as inúmeras propriedades do grafeno, era de se esperar que a pesquisa do material estivesse bem avançada. Porém, as empresas que estão apostando na tecnologia têm o desafio de tornar a produção do material comercialmente viável e em larga escala, pois hoje a maioria dos testes é feita apenas em laboratórios.
Porém, os pesquisadores estão otimistas e lembram que, quando o silício foi descoberto como grande solução tecnológica em transistores, demorou 7 anos para ser implantado. E, no caso dos primeiros circuitos integrados, o silício só foi utilizado cerca de 20 anos depois.
Por enquanto, o preço do grafeno ainda é elevado: atualmente uma folha do material de 5,08 centímetros por 2,54 centímetros (12,9 cm²) custa até US$ 275, cerca de R$ 1,5 mil. O Departamento Nacional de Produção Mineral (DNPM) fez um relatório em 2012, no qual estimou que o mercado do grafeno tem potencial para atingir até 1 trilhão de dólares em 10 anos.
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