Com sua incrível força e aplicações potencialmente milagrosas, há muito motivo para entusiasmo quando ele chega ao grafeno. Mas uma coisa é mostrar essas possibilidades em um laboratório; outra inteiramente para transformá-lo em algo que possa ser usado em situações do mundo real. Isso é algo que pesquisadores da Virginia Tech University e do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) têm trabalhado para mudar. No processo, encontraram uma forma de combinar duas das palavras-chave mais promissoras da tecnologia – “grafeno” e “impressão 3D” – para abrir um mundo de novas possibilidades excitantes.
“Conseguimos obter aerogéis e espumas de grafeno 3D com formatos arbitrários e recursos 3D”, Xiaoyu “Rayne” Zheng, professor assistente do Departamento de Engenharia Mecânica da Virginia Tech, disse à Digital Trends. “Formulamos e imprimimos precursores de grafeno sensíveis à luz que são compatíveis com uma impressora SLA de mesa. Isso abre liberdade para realizar grafeno 3D com qualquer topologia, propriedades mecânicas co-otimizadas, tamanhos de poros hierárquicos, áreas de superfície, [e] condutividades para uma série de aplicações.”
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O grafeno regular é uma única camada de átomos de carbono dispostos em um padrão de rede hexagonal em forma de favo de mel. Se o grafeno for compactado, camada sobre camada, ele se tornará grafite: um material mais comumente usado como “grafite” em lápis comuns. Agora amamos lápis tanto quanto qualquer pessoa, mas qualquer pessoa que já tenha colocado uma grafite neles pode ter dificuldade em acreditar que este é um dos materiais mais fortes do planeta. Isso se deve à forma como ele é compactado, o que altera fundamentalmente a estrutura do grafeno.
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Os pesquisadores deste projeto contornaram isso separando as folhas individuais de grafeno com poros cheios de ar, permitindo assim que ele mantivesse suas propriedades. O material imprimível em 3D que surge no final é algo chamado aerogel de grafeno.
“Os aerogéis de grafeno são promissores para uma série de aplicações – incluindo armazenamento e conversão de energia, catálise, sorventes e dessalinização”, Marco Worsley, disse-nos um pesquisador do LLNL no projeto. “Trabalho recente mostrou algumas melhorias de desempenho para estruturas simples impressas em 3D, mas prevê-se que arquiteturas mais complexas geradas por computador sejam muito superiores. Esses ganhos devem se traduzir em dispositivos mais potentes, eficientes e duradouros. Este é o principal impulso do nosso trabalho atual e futuro nesta área.”
Pode levar algum tempo até que imprimamos 3D com grafeno em nossos escritórios domésticos, mas isso ainda representa um enorme passo nessa direção.
“No que diz respeito à comercialização, estamos sempre dispostos a trabalhar com potenciais parceiros comerciais para levar as nossas invenções ao mercado”, continuou Worsley. Um artigo descrevendo o trabalho foi publicado recentemente na revista Materials Horizon.
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