Como o GRAFENO mudará o mundo – Tudo sobre o grafeno

o grafeno material com a espessura de um átomo de carbono um milhão de vezes mais fino e uma folha de papel é um material mais leve feito pelo homem e também o mais forte cerca de 200 vezes mais forte que o aço é flexível elástico com elevado grau de transparência e quando o calor duas vezes melhor que o diamante eletricidade melhor que o cobre ou ouro ele revolucionar a indústria de eletrônicos possibilitando por exemplo a construção de baterias com carga outra rápida e de longa duração telefones flexíveis e quase transparentes e computadores ultrarrápidos uma folha

de grafeno que tem um átomo de espessura poderia agüentar o peso de um elefante sem se romper um fio de grafeno mais fino que um fio de cabelo poderia segurar o peso de um piano você já deve ter ouvido falar do grafeno mas é com todo esse potencial efeito de um material tão comum como grafite da ponta de um lápis porque não estamos usando ele em todas essas aplicações em escala industrial vamos ver como o grafeno mudará o mundo como conhecemos e por que isso ainda não aconteceu as aplicações do grafeno são incontáveis o grafeno

é melhor condutor elétrico conhecido com isso os componentes metálicos nos dispositivos eletrônicos poderão ser substituídos por o grafeno e como ele também é extremamente leve e flexível será possível construir por exemplo celulares e computadores que poderão ser enrolados como o jornal ou ainda alguma tecnologia integrada nas roupas podendo por exemplo reagir às condições de temperatura do ambiente outra aplicação seria melhorando as tradicionais baterias de ião-lítio tornando as muito mais leves flexíveis com maior duração e com carga muito mais rápida atualmente uma bateria com grafeno apresentada ao mercado pela empresa grafeno ano promete entregar uma autonomia

aos carros elétricos de 800 km carregando 33 vezes mais rápido que uma bateria tradicional demorando minutos em comparação o modelo s da tesla tem autonomia de 400 a 600 quilômetros as propriedades do grafeno também permitirão produzir supercapacitores muito melhores uma bateria armazena energia elétrica de forma química um capacitor armazena diretamente na forma de campo elétrico isso permite à carga e descarga muito rápida em segundos o mini segundos já um supercapacitor consegue armazenar muito mais energia e por muito mais tempo que o capacitor normal e também fazer essa carga e descarga de enormes quantidades de energia

de forma ultra rápida coisa que como a bateria normal não é possível um supercapacitor de grafeno ter essas propriedades enormemente amplificadas imagina o celular carregando e seguros um carro elétrico esportivo com grande poder de aceleração o que exigiria uma descarga enorme de energia em pouco tempo com o supercapacitor de grafeno será possível armazenar energia na casa de um notebook ou no próprio chassi do carro ao invés daquelas grandes e pesadas baterias será possível até armazenar energia nas roupas ou em algum dispositivo colocado sobre a pele ainda inúmeras outras aplicações para o grafeno como a filtragem

das impurezas da água e para dessalinização da água do mar utilizando quase a metade da energia dos processos atuais por ser também um excelente condutor térmico será possível resfriar muito melhor os componentes eletrônicos evitando a deterioração reduzir as perdas e melhorando a segurança como o grafeno conduz eletricidade 250 vezes melhor que o silício poderá ter uma capacidade de processamento muito maior estudos realizados com transistores de grafeno mostrar no fim um processador de grafeno poderá ter um processamento de 2 terra hertz gastando apenas 1% da energia dos atuais atualmente os melhores processadores chegam a 5 giga-hertz

já estão em torno disso faz alguns anos e esse tipo de processador de grafeno também é bem menor permitindo a miniaturização são de dispositivos e como o grafeno conduz muito bem o calor o seu notebook não precisará nem de cooler estudos também já estão sendo realizados na produção de coletes balísticos feitos com poucas folhas de grafeno sendo muito mais forte que o carver além de infinitamente mais leves e maleáveis o óxido de grafeno também é muito bom e absorver resíduos radioativos pesquisadores descobriram que pedaços microscópicos de óxido de grafeno se ligam a contaminantes radioativos transformamos

em aglomerados que podem ser facilmente conectados o grafeno também tem um incrível potencial de aplicações quando combinado com outros materiais você combinar grafeno com tintas à ferrugem será coisa do passado a tinta poderia até ser preparada para conduzir eletricidade o grafeno pode ser um componente chave na construção de músculos artificiais se revestir o grafeno com polímero o material irá se expandiram contrair ao se aplicar uma corrente elétrica ou como no caso deste vídeo se revestir nylon com grafeno e aplicar um feixe de luz ele também se comporta como um músculo artificial as características de transparência

e alta condutividade elétrica e térmica também torna o grafeno um ótimo material para aplicar em painéis fotovoltaicos para aumentar a sua eficiência principalmente óxidos de grafeno que é mais transparente e com um dos mais corrente elétrica algumas pesquisas aplicando grafeno em painéis fotovoltaicos já possibilitou gerar energia em dias chuvosos as folhas de grafeno separam os íons positivos da água da chuva que se ligam com a camada de grafeno com elétrons já presentes formando um tipo de capacitor carregado seria impossível construir uma aeronave só com grafeno porque ele não é o material rígido mas é possível

incorporar ele em algumas partes da estrutura incorporando ele há outros materiais por exemplo incorporar o grafeno plástico que segura as fibras de carbono nas asas das aeronaves reduzirá drasticamente o peso aumentando a autonomia e também a sua resistência tornando a muito mais segura as suas propriedades elétricas também ajuda a reduzir os danos provocados por raios nas aeronaves as aplicações do grafeno na biomedicina também são inúmeras como próteses e tecidos artificiais e até na produção de preservativos recentemente cientistas também descobriram que ao sobrepor duas camadas de grafeno rotacionando 1.2 grau entre elas o material apresenta um

tipo de magnetismo que poderia ser útil para desenvolver memória para computadores quânticos é impossível falar aqui um único vídeo todas as aplicações do grafeno mas acho que já deu para ter uma idéia mas o que é cafeína final os átomos de um elemento como carbono pode se unir de diversas formas geométricas diferentes formando diferentes substâncias esse é o que se chama de a utopia no caso do carbono além do carvão e da fuligem que tenha estrutura atômica desordenada as formas mais comuns são o diamante grafite o grafeno o nanotubo de carbono e os fulerenos essas

diferentes formas possuem diferentes propriedades o diamante transparente isolante elétrico o melhor condutor térmico conhecido e o mais duro o grafite é escuro com motor elétrico e térmico e macio os diamantes cada átomo compartilha elétrons com outros quatro átomos em ligação covalente formando uma estrutura tetraedro em três dimensões as ligações covalentes são aquelas em que os elétrons mais externos de dois átomos são compartilhados é o tipo mais forte de ligação no caso do carbono os 4 elétrons livres na órbita externa fazem as ligações a estrutura tetraedro em três dimensões torna o diamante extremamente estável e rígido

e como não há elétrons livres ele também é um isolante elétrico ele é transparente porque os fótons de luz visível com pouca energia não conseguem citar os elétrons ligados com as ligações extremamente fortes a cena é tão retratados agora se os átomos de carbono são organizados em forma hexagonal em um plano como um favo de mel com a espessura de apenas um átomo temos o tão famoso feno se formar uma esfera com essa folha de grafeno temos o fulereno book bola se fizer um cilindro com essa folha de grafeno temos o nanotubo de carbono extremamente

resistente com grande potencial de aplicação e elevadores espaciais sem brilhar diversas dessas folhas de grafeno temos o conhecido grafite aquilo que tem na ponta do lápis grafite e as folhas de grafeno não são molecularmente ligadas a elas têm um espaço entre elas são mantidas juntas pela força eletrostática chamada força de evandro aos que é uma força relativamente fraca por isso que o grafite é tão macio no grafeno os elétrons também fazem ligações covalentes mas dois deles fazem uma ligação dupla uma dessas ligações pode facilmente ser desfeita aos aplicar uma corrente elétrica fazendo com que esse

elétron fique livre para se mover formando novamente uma nova ligação em outro átomo de carbono isso torna o grafeno melhor condutor elétrico conhecido a condução elétrica significa que é necessária pouca energia para citar os elétrons isso faz com que o grafeno absorva os fótons do espectro de luz visível ou seja absorva luz é por isso que o grafite do seu lápis é escuro ao contrário do diamante mas o grafite é escuro porque é composto por milhões de folhas de grafeno um milímetro de grafite tem aproximadamente 3 milhões de folhas de grafeno o grafeno é uma

folha de carbono com a espessura de apenas um átomo isso é um milhão de vezes mais fino que um fio de cabelo ele é tão fino que absorve apenas 2% da luz que passa por ele isso significa que é quase que completamente invisível a olho nu imagine uma lente de contato com o computador integrado uma tela transparente com informações no vidro do carro por ter espessura de apenas um átomo o grafeno é considerado como sendo o material 2d a espessura considerada como sendo 10 será assim tão fino o torna também extremamente flexível e leve uma

folha de grafeno do tamanho de um campo de futebol pesaria cerca de um grama o grafeno já era estudado de forma teórica desde 1946 mas acreditava-se que compostos bidimensionais não poderiam existir devido à instabilidade térmica quando isolados em uma única camada mas em 2004 cientistas da universidade de manchester no reino unido conseguiram isolar o grafeno em laboratório rendendo o nobel de física em 2010 para dois pesquisadores da equipe descobriu se então que as ligações covalentes entre os carbonos são tão pequenas e fortes que impedem que as flutuações térmicas desestabilizem a molécula para conseguir isolar o

grafeno os pesquisadores colaram e descolar uma fita adesiva em um pedaço de grafite depois dobraram a fita colante descolando várias vezes para obter uma camada cada vez mais fina de grafite quase transparente depois colar e descolar essa fita em uma pastilha de silício com o substrato dióxido de silício na superfície e utilizando um microscópio conseguiram finalmente observar algumas camadas de grafeno sobrepostas poder identificar uma região com apenas uma única camada de grafeno esse processo é chamado de clivagem micromecânica ou a técnica de fita adesiva simples em na verdade é a sacada dos cientistas foi conseguir

um reconhecimento visual do grafeno de forma muito clara e definida obtido pela escolha do substrato que forneceu um bom contraste ótico o processo foi muito engenhoso mas isso não é nada escalável não podemos montar uma linha de produção colando e descolando fita adesiva mas há diversas outras técnicas de produção sendo estudadas um dos métodos mais comuns e baratos de produzir grafeno é minerar o grafite do solo e separar química ou mecanicamente as folhas de grafeno esse processo é chamado de esfoliação parecido com esfoliação de pele e produz grafeno de tamanho pequeno mas de altíssima qualidade

com elevado valor de mercado o processo utilizado em 2004 pelos pesquisadores com a fita adesiva utilizou uma forma de esfoliação mas existem outras técnicas de esfoliação muito promissoras para a produção em massa ainda outras técnicas como a de deposição química de vapor o cvv de onde injeta o gás de hidrocarbonetos em um ambiente que se tem uma folha de metal se aquece o ambiente para quebrar as moléculas do gás liberando hidrogênio e mantendo apenas os átomos de carbono que aderem na folha de metal esses carbono seriam facilmente com outros átomos de carbono formando a estrutura

do grafeno porém o grafeno obtido dessa forma é de menor qualidade existem diversos outros processos mas esses são os principais mas nenhum desses está em fase de produção em larga escala como temos para o plástico por exemplo a dificuldade na produção do grafeno também faz com que ele seja extremamente caro o preço pode variar bastante dependendo do volume e da qualidade do grafeno como impurezas e número de folhas de grafeno sobrepostas ele pode ser encontrado numa faixa entre 20 dólares e 2.000 dólares por quilo por exemplo esse o efeito de grafeno de 14 centímetros de

diâmetro custa 8 mil 900 dólares isso dá cerca de 35 mil reais o grafeno é feito a partir do grafite e o brasil possui a terceira maior reserva de grafite do mundo com 72 milhões de toneladas mas enquanto que um quilo de grafite custa menos de 20 reais um quilo de grafeno pode custar mais de oito mil reais podemos perceber que mais importante do que ter reservas de grafite é dominar o processo de produção do grafeno e mais do que isso considerando que o preço do grafeno tende a se reduzir muito ao longo dos anos

conforme o processo de produção se torna mais eficiente mais importante ainda são as patentes dos produtos que podem ser construídos com essa tecnologia atualmente só a china detém a metade das patentes com grafeno não é de se espantar já que eles estão investindo bilhões de dólares por ano e pesquisas nessa área há uma corrida global para trazer esses produtos ao mercado a mudança que o grafeno provocar a nossa sociedade é comparável com a provocada pela primeira revolução industrial ninguém vai querer ser o país que produz lápis se pode produzir grafeno com o boom do grafeno

outros materiais 2d começaram a ser pesquisados como o feno com algumas propriedades até superior ao grafeno é ao futuro promete ser interessante e de outras formas você acha que o grafeno mudará o mundo escreva nos comentários não esqueça de deixar o seu like se inscrever no canal até a próxima [Música]