Motivo de muitas pesquisas da comunidade científica, o grafeno foi, por muito tempo, considerado o material do futuro. 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.
Grafeno: Nanomaterial com propriedades excepcionais
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.
Combinação entre grafeno e polímeros: ampla versatilidade
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.
O grafeno é também um excelente aditivo na indústria plástica
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.
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.
