Há quase vinte anos, dois físicos da Universidade de Manchester, no Reino Unido, Andre Geim e Konstantin Novoselov, publicaram um artigo inovador sobre o “efeito do campo elétrico em filmes de carbono atomicamente finos”. O seu trabalho descreveu as extraordinárias propriedades electrónicas do grafeno, uma forma cristalina de carbono equivalente a uma única camada de grafite, com apenas um átomo de espessura.
Nessa época, comecei meu doutorado na Universidade de Surrey, no Reino Unido. Nossa equipe se especializou nas propriedades eletrônicas do carbono.
Os nanotubos de carbono eram a última tendência, que eu acompanhava com prazer. Um dia, meu professor incentivou alguns de nós a ir a Londres para assistir a uma palestra de um conhecido divulgador da ciência da Universidade de Manchester. Era André Geim.
Nós não ficamos desapontados. Foi inspirador para nós, estudantes de doutorado recém-formados, incluindo uma palestra na tarde de sexta-feira, do tipo sobre rãs levitando, sobre experimentos excêntricos, antes de começarmos a falar sobre carbono atomicamente fino.
Mesmo assim, estávamos céticos em relação a esse conceito de carbono. Não podíamos acreditar que um material obtido, na prática, a partir de grafite e fita adesiva fosse realmente o que afirmava ser. Mas estávamos errados.
A obra foi rapidamente copiada e reproduzida por cientistas de todo o mundo. Novos métodos para a fabricação deste material foram desenvolvidos. Afirmações incríveis sobre suas propriedades faziam com que parecesse algo saído de uma história em quadrinhos de Stan Lee.
Mais forte que o aço, altamente flexível, super escorregadio e impermeável a gases. Melhor condutor eletrônico que o cobre e melhor condutor térmico que o diamante, além de ser praticamente invisível e apresentar uma série de propriedades quânticas exóticas.
O grafeno tem sido aclamado como um material revolucionário, prometendo eletrônica ultrarrápida, supercomputadores e materiais super-resistentes.
Mais reivindicações fantásticas incluídas elevadores espaciaisvelas solares, retinas artificiais e até capas de invisibilidade.
Apenas seis anos após o seu trabalho inicial, Geim e Novoselov ganharam o Prêmio Nobel da Física, alimentando ainda mais o entusiasmo em torno desta maravilha. Desde então, centenas de milhares de artigos acadêmicos foram publicados sobre grafeno e materiais relacionados.
Mas nem todos concordam. Basta dar uma olhada na seção de comentários de qualquer artigo popular sobre o material – e você rapidamente encontrará céticos. Eles reclamam que passamos décadas ouvindo promessas vazias sobre o impacto do grafeno no mundo real. E questionam onde estão os produtos revolucionários que irão enriquecer as nossas vidas ou salvar o mundo da mudanças climáticas.
Mas, afinal, o grafeno foi um sucesso retumbante ou um fracasso? Como é frequentemente o caso, a realidade está algures no meio.
Altos e baixos do grafeno
Em termos de percepção pública, é justo dizer que o grafeno foi sujeito a expectativas irrealistas. A mídia popular pode certamente exagerar histórias científicas para obter cliques, mas os acadêmicos – inclusive eu – também não estão imunes ao exagero ou à especulação sobre seus projetos favoritos.
Eu diria que isto poderia até ser útil, ajudando a impulsionar novos tecnologias. Contudo, também pode haver uma reacção negativa quando o progresso parece decepcionante.
Dito isto, tecnologias revolucionárias, como carros, televisão ou plásticoexigiu décadas de desenvolvimento. O grafeno ainda é um recém-chegado, por isso é muito cedo para tirar conclusões sobre o seu impacto.
O que vem acontecendo de forma discreta é uma integração constante do grafeno em uma série de aplicações práticas. Muito disto se deve ao Graphene Flagship, uma importante iniciativa de investigação europeia coordenada pela Chalmers University of Technology, na Suécia.
O objetivo é levar o grafeno e materiais relacionados da pesquisa acadêmica para aplicações comerciais no mundo real – e como resultado, mais de 90 produtos foram desenvolvidos na última década.
Isso inclui plásticos mistos para equipamentos esportivos de alto desempenho, pneus de corrida mais duráveis para bicicletas, capacetes para motociclistas que distribuem melhor as forças de impacto, revestimentos termicamente condutores para componentes de motocicletas e lubrificantes para reduzir o atrito e o desgaste entre as peças. mecânica.
O grafeno está encontrando seu lugar em baterias e supercapacitores, permitindo carregamento mais rápido e maior vida útil. Tintas condutoras de grafeno são agora usadas para fabricar sensores, etiquetas de rastreamento sem fio, elementos de aquecimento e blindagem eletromagnética para proteger componentes eletrônicos sensíveis.
O grafeno é usado até em fones de ouvido para melhorar a qualidade do som e como meio mais eficiente de transmissão de calor em aparelhos de ar condicionado.
Os produtos de óxido de grafeno estão sendo usados para dessalinização, tratamento de águas residuais e purificação de água potável. Enquanto isso, uma variedade de materiais de grafeno podem ser adquiridos para uso em diversos outros produtos.
E há rumores, ou é sabido, que grandes corporações, incluindo SpaceX, Tesla, Panasonic, Samsung, Sony e Apple, estão a utilizar o material para desenvolver novos produtos.
Da promessa à praticidade
O impacto do grafeno em ciência de materiais é inegável. O impacto nos produtos de consumo é tangível, mas não tão visível.
Uma vez incorporado um material num produto funcional, não há necessidade de continuar a mencionar o seu nome, e as preocupações relativas à propriedade podem fazer com que as empresas relutem em entrar em detalhes de qualquer forma. Assim, os consumidores podem não saber que o seu carro, telemóvel ou taco de golfe contém grafeno e provavelmente não se importam, desde que funcione.
À medida que os métodos de produção melhoram e os custos diminuem, podemos esperar que o grafeno seja cada vez mais adotado. As economias de escala irão torná-lo mais acessível e a gama de aplicações provavelmente continuará a expandir-se.
Pessoalmente, depois de duas décadas, ainda fico entusiasmado quando tento algo novo com grafeno em laboratório. Embora eu possa ser culpado de ter contribuído para o moda Inicialmente, continuo otimista quanto ao potencial do grafeno.
Ainda estou esperando para subir no elevador espacial, mas enquanto isso, vou me consolar com o fato de que o grafeno já está ajudando a construir um futuro melhor — de forma silenciosa e constante.
* Stephen Lyth é Strathclyde Chancellor Fellow, pesquisador de engenharia química e de processos na Universidade de Strathclyde, Escócia.
Este artigo foi publicado originalmente no site de notícias acadêmicas A conversa e republicado aqui sob licença Creative Commons. Leia a versão original aqui (Em inglês).
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