Grafeno

GRAFENO

São Paulo

2013

SUMÁRIO

1 – Introdução

2 – Criação

3 – Aplicações na Engenharia Civil

4 – Outras Aplicações

5 – Grafeno no Brasil

6 – Conclusão

7 – Fontes

INTRODUÇÃO

O grafeno é uma das formas cristalinas do carbono, assim como o diamante, a grafite, os nanotubos de carbono e fulerenos. O grafeno de alta qualidade é muito forte, leve, quase transparente, um excelente condutor de calor e eletricidade. É o material mais forte já demonstrado, consistindo em uma folha plana de átomos de carbono densamente compactados em uma grade de duas dimensões. É um ingrediente para materiais de grafite de outras dimensões, como fulerenos 0D, nanotubos 1D ou grafite 3D.

Na área da química ele é definido como: Uma única camada da estrutura grafítica pode ser considerada como o último membro da série de naftalenos, antracenos, coronenos, etc., e o termo grafeno deve, portanto, ser utilizado para designar a camada individual de carbono em compostos de intercalação de grafite. O uso do termo "camada de grafeno" é também considerada para a terminologia geral dos carbonos.

1 – CRIAÇÃO

Geim e Novoselov são os dois professores que ganharam o premio Nobel de física por “experimentos revolucionários relacionados ao material bidimensional grafeno” Ornado apenas por átomos de carbono, que podem ser entendido na sua estrutura como uma distribuição hexagonal, no grafeno acontece algointeressante, como explica o Geim, "tudo no nosso mundo tridimensional tem uma profundidade, uma altura e uma largura. Isso foi o que pensamos, ao menos". Expandindo o entendimento de materiais que não tem nenhuma destas propriedades dimensionais, porque só tem um átomo de grossura. Tendo uma dimensão a menos. Em 2010 nem o Geim tinha a ideia sobre a extensão dos prováveis usos do grafeno. Mas já sabia que por causa da bidimensionalidade, o grafeno era a substancia mais forte e fina conhecida no universo, podendo ser esticada como uma borracha e não ser impregnável por liquido ou gás.

Um grupo de pesquisadores revelou um método de produção extremamente eficiente e barato. Aplicando a radiação laser de um gravador de DVD Lightscribe sob um filme de óxido de grafite produziu uma camada finíssima de grafeno, de alta qualidade e muito resistente, excelente para funcionar como capacitor ou semicondutor.

O Grafeno é obtido a partir do grafite, através de assemblagem atómica linear e possui as propriedades ideais para ser usada na indústria da construção, nomeadamente a sua intercidade e ductilidade. A obtenção das estruturas tridimensionais foi conseguida através de moldagem a frio, induzindo a alteração química do Grafeno, o que permitiu um rearranjo mais fácil dos átomos para formas celulares, semelhantes às encontradas em materiais naturais como a cortiça.

2 – APLICAÇÕES NA ENGENHARIA CIVIL

Aplicação emRevestimentos:

Um dos materiais mais forte já produzido, o grafeno está começando a ser aplicado em estruturas metálicas no revestimento anticorrosivo. Sua propriedade físico-química constitui numa alternativa não toxica aos revestimentos tradicionais de estrutura de aço. A Nashville´s Vanderbilt University e o Departamento de Química da Universidade de Buffalo, nos EUA estão conduzindo varias frentes de pesquisa, que se encontra já numa fase avançada de desenvolvimento.

Podendo ser produzido em instalações tradicionais de galvanização, sem que estas tenham de sofrer qualquer modificação. Suas propriedades hidrofóbicas e de condutividade que permitem ter uma durabilidade igual ou superior aos revestimentos tradicionais. Sua vantagem é poder ser aplicado com menor espessura, na vantagem de uma economia substancial de material em grandes obras de produção, como edifícios de grande dimensão e pontes metálicas. A principal vantagem é a não utilização de substancias toxicas baseadas em Crómio Hexavalente, visando um caráter ecológico e sustentável, revolucionando a indústria de produção de elementos metálicos para a construção civil.

A Tata Steel, uma das maiores fabricantes mundiais de estruturas metálicas iniciará a utilização deste material no processo de produção ainda este ano.

Aplicação como material de construção:

Investigadores do Departamento de Engenharia dos Materiais da Universidade de Monash, na Austrália, abriram a porta àutilização corrente do Grafeno como material de construção. A equipe do Professor Dan Li, conseguiu produzir pela primeira vez, de uma forma prática, elementos tridimensionais em Grafeno a uma escala macroscópica. O Grafeno é um material de grande resistência cujas aplicações em estruturas de Engenharia Civil crescem de dia para dia tendo sido utilizado anteriormente, em camadas de pequena espessura, por exemplo, no revestimento anti-corrosão de estruturas metálicas.

Aplicação como Aerogel:

Foi desenvolvido pela Universidade de Zhejiang, na China, aquele que poderá ser o mais leve material de sempre, com enorme potencial de aplicação na construção civil, como por exemplo, na correção e isolamento acústico e térmico. Com uma densidade de apenas 0.16 miligramas por centímetro cúbico, o Aerogel ultraleve é baseado em grafeno, material que está a dar os primeiros passos na Engenharia Civil.

O Aerogel de Grafeno é produzido através de um processo de criodessecação (liofilização) de soluções de nano-tubos de carbono e grafeno, que permite a obtenção, sem limitações volumétricas, de um material mais uniforme e com maior estabilidade que a conseguida através das técnicas tradicionalmente usadas para a produção de Aerogel. Além da elevada resistência mecânica, o Aerogel de Grafeno possui uma capacidade de recuperação elástica sem precedentes.