Motivo de muitas pesquisas da comunidade científica, o grafeno na indústria do plástico foi, por muito tempo, considerada uma evolução no setor. Mas as últimas pesquisas mostram que o futuro chegou, especialmente no desenvolvimento de produtos plásticos.
Quando utilizados em polímeros, o grafeno pode oferecer suas excepcionais propriedades térmicas, mecânicas e elétricas ao plástico, a partir da adição de pequenas frações.
Mas você conhece as características que fazem o grafeno ser o “nanomaterial do futuro”, a ponto de contribuir com a na fabricação de polímeros?
Acompanhe e saiba mais sobre o “material mais leve e mais forte do mundo” e sua aplicação na indústria do plástico.
O que é grafeno?
O grafeno, uma das formas alotrópicas do carbono, assim como o diamante, o carvão e o grafite, é um material bidimensional (2D) com uma espessura monoatômica (cerca de 0,4 nm), formado por átomos de carbono com hibridização sp2, em que cada átomo de carbono está ligado a outros três átomos de carbono em uma estrutura hexagonal.
Michelle Costa, do Laboratório de Estruturas Leves do Instituto de Pesquisas Tecnológicas, explica que o grafeno é, hoje, considerado como o material mais leve e mais forte do mundo: “este material é cerca de 200 vezes mais resistente do que o aço, sendo que uma folha de grafeno de 1 metro quadrado pesa cerca de 0,0077 gramas e é capaz de suportar até 4 kg”.
A pesquisadora do IPT também ressalta que o grafeno é um material muito fino. “Ele tem a espessura de um átomo ou 1 milhão de vezes menor que um fio de cabelo”. Além disso, o grafeno é:
- Flexível;
- Impermeável a moléculas e íons;
- Resistente ao impacto e à flexão;
- Excelente condutor térmico e elétrico (melhor condutor que o cobre); e
- Elevada transparência.
O grafeno se enquadra no conceito de nanomaterias por possuir uma das suas dimensões (espessura) entre 1 e 100 nm. Assim, sua alta área superficial e suas propriedades de interface predominam sobre suas propriedades intensivas o que, consequentemente, confere a este material as propriedades excepcionais citadas.
Qual a relação do grafeno com polímeros?
Extremamente funcional, o grafeno tem todas as características para modificar polímeros, tornando possível o desenvolvimento de embalagens e demais materiais plásticos com significativa melhora da condutividade térmica.
“Podemos afirmar que o grafeno é mais duro que o aço, mais leve que uma pluma e bem mais fino que um fio de cabelo. Graças a todas estas qualidades pode ser usado com muita versatilidade em várias áreas, inclusive a polimérica”, complementa Costa.
Uma das principais vantagens da incorporação do grafeno em polímeros está relacionada à obtenção de materiais leves com características multifuncionais (aqueles que apresentam mais de uma função).
“A formulação dos polímeros condutores aplicados em diversas áreas da indústria é um exemplo disso, tais como pintura eletrostática, proteção contra descarga de raios e blindagem da radiação eletromagnética”, explica.
Somado a isso, dependendo da formulação realizada, pode-se obter polímeros condutores com melhores propriedades mecânicas, térmicas, magnéticas, ópticas entre outras, ampliando assim, o leque de aplicações dos materiais poliméricos baseados em grafeno.
Quais são as aplicações do grafeno nos polímeros?
Entre os exemplos de setores que já vêm utilizando o material citados pelo pesquisador estão:
Construção Civil: janelas, painéis solares, revestimentos impermeáveis, superfícies hidrofóbicas e até na composição do concreto. “O intemperismo é uma dor muito forte deste setor, e o grafeno vem para resolver isso”, disse.
Ainda neste setor, o pesquisador acrescenta a produção de vergalhões e sistemas modulares para construção de casas pré-fabricadas.
Mobiliário: de substituição de corrediças e puxadores de metal por polímero com grafeno, até tratamento de superfícies para aumento da resistência química e proteção contra raios ultravioleta.
Mobilidade: Piazza citou um modelo de pick-up da Ford em que 100% das peças em alumínio injetado da capota foram trocadas por materiais poliméricos com grafeno, tornando o acessório mais leve, resistente e barato.
Balística: a fabricante Taurus já trabalha com o material em peças técnicas em alguns de seus equipamentos.
Piazza usou esta indústria como um exemplo de como a composição de grafeno e plástico é eficiente em componentes complexos e que exigem precisão, estabilidade térmica e dimensional e efeito lubrificante.
O mesmo vale para a blindagem balística, que comprova a resistência deste composto contra altos impactos.
Calçados: o caso apresentado foi do tênis Corre Grafeno da fabricante Olympikus, com aplicação no solado, placas e partes de EVA. O grafeno confere ao calçado esportivo mais resistência, memória (pressão por deformação) e leveza, o que resulta na melhora do desempenho do atleta.
“Todas as maratonas que aconteceram depois do lançamento deste tênis sempre tiveram no pódio atletas que usaram o Corre Grafeno”, lembrou.
Masterbatches: Aqui, Piazza citou a complexidade de produção de peças em formato de hélice e as vantagens do grafeno no processo de transformação: aumento de 38% na resistência mecânica do produto final com redução de 72% no custo.
Filmes plásticos: o grafeno promove uma melhora de 54% na permeabilidade de oxigênio. Na prática, significa a substituição dos filmes multicamada.
Saúde: a medicina regenerativa vem conquistando grandes avanços com a produção de curativos com grafeno na recuperação de queimados. O material é usado também em próteses, órteses e, em breve, nos bancos de coleta de células-tronco.
Como funciona o grafeno como aditivo plástico?
Nos últimos anos, os nanomateriais a base de carbono têm ganhado bastante destaque, e o grafeno é, possivelmente, o mais importante deles.
Na indústria do plástico, a incorporação do grafeno aos polímeros promete:
- Melhorar as propriedades físicas do material (mecânica, térmica, elétrica, ópticas);
- Ser um facilitador de processo (por exemplo, em extrusão e injeção bem como na incorporação de maior quantidade de reforço particulado em compósitos).
“Este ganho de propriedade pode estar associado às propriedades intrínsecas do grafeno, como elevada resistência mecânica, elevada condutividade térmica e elétrica, permeabilidade a gases, e alta razão de aspecto (relação comprimento/diâmetro)”, explica Costa.
Entretanto, para se obter o ganho de propriedades esperado, a indústria deve focar em uma dispersão homogênea do grafeno, otimizando, assim, a sua interação com o material polimérico.
Em decorrência de suas propriedades e características, o grafeno é um dos materiais mais promissores conhecidos para ser usado sozinho ou em combinação com outros materiais.
Suas aplicações tecnológicas são vastas, porém ainda limitadas pela capacidade de produção desse material em larga escala.
Mas, como já ressaltamos, o uso do “material do futuro” já é realidade em alguns produtos poliméricos, como:
- Eletrônica que testa gadgets flexíveis, transparentes e inquebráveis;
- Artigos esportivos como as raquetes de tênis. “O tenista sérvio Novak Djokovic usa uma raquete com grafeno”, comenta Michelle;
- Solados de tênis para conferir melhor performance aos atletas;
- Roupas “inteligentes”: o grafeno pode ser utilizado para controlar a temperatura e a transpiração corporal, entre outras inovações da indústria têxtil.
Assim, a incorporação do grafeno em polímeros ainda pode ser pequena e não ter escala, mas as perspectivas são promissoras e em breve estarão limitadas apenas à criatividade e aos desafios dos pesquisadores.
Quais são as tendências em grafeno na indústria do plástico?
Juntamente com o conteúdo do Parque de Ideias, empresas apresentaram soluções em grafeno para os transformadores de plástico que visitaram a Plástico Brasil.
Entre elas, a Cromex levou para a feira os masterbatches com grafeno da linha GrapheX – Cromex Graphene, resultado da parceria com a 2D Materials (2DM), empresa com sede em Singapura especializada na produção de grafeno.
O lançamento confere aumento na resistência à tração, flexão, impacto, riscos e à degradação térmica e química dos plásticos.
Também diminui o consumo de resina e de energia no processamento ao possibilitar a redução de espessura e peso das peças plásticas – todas estas propriedades apontadas por Diego Piazza em sua apresentação.
A linha é atóxica e compatível com diversas resinas, o que torna sua aplicação ideal para diferentes segmentos econômicos, como agronegócio, automotivo, calçadista, defesa e utilidades domésticas, entre muitos outros.
Para assistir a esta e outras palestras na íntegra, visite a Plástico Brasil Xperience, maior plataforma de conhecimento, networking e negócios do mercado do plástico.
Se inscreva na newsletter gratuita e receba todas as novidades sobre a indústria do plástico.
Agora que você já entendeu tudo sobre o uso do grafeno na indústria do plástico, é hora de ficar por dentro de tudo o que acontece na indústria de plásticos do Brasil e do mundo! Não deixe de conferir o que há de novo no Mundo do Plástico!
