Materiais Avançados

Grafeno é confirmado como o material mais forte que existe

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/07/2008

Grafeno é confirmado como o material mais forte que existe
Os cientistas testaram a resistência do grafeno forçando-o para baixo com a ajuda da ponta de diamante de um microscópio de força atômica. [Imagem: Columbia Univ]

Pesquisadores da Universidade de Colúmbia, nos Estados Unidos, confirmaram que o grafeno - uma folha de carbono com apenas um átomo de espessura - é o material mais forte que o homem já conseguiu medir.

Material mais forte do mundo

"Nossa pesquisa coloca o grafeno como o material mais forte já medido, cerca de 200 vezes mais forte do que o aço estrutural," diz o pesquisador James Hone. "Seria necessário um elefante, equilibrado sobre a ponta de um lápis, para quebrar uma folha de grafeno [...]"

O grafeno consiste em uma estrutura hexagonal de átomos de carbono, similar à dos favos de mel de uma colméia, mas com apenas um átomo de espessura.

Como um material bidimensional, todos os seus átomos estão expostos na superfície.

Quando uma folha de grafeno é enrolada, nascem os nanotubos de carbono. Mas desde 2006 já se sabia que o grafeno tinha propriedades ainda mais interessantes do que os nanotubos (veja Grafenos dão passo à frente dos nanotubos).

Medição prática

Até agora as propriedades do grafeno, como resistência, elasticidade e ponto de ruptura, eram baseados em teorias e modelagens em computador. Isso porque é muito difícil fabricar folhas de grafeno, por menores que sejam, totalmente livres de defeitos, para que suas propriedades possam ser verificadas sem nenhuma interferência.

Grafeno é confirmado como o material mais forte que existe"Nossa equipe contornou a questão do tamanho criando amostras pequenas o suficiente para serem livres de defeitos," diz o professor Jeffrey Kysar.

Eles "cataram" suas folhas de grafeno em amostras microscópicas de grafite, colocando-as sobre furos circulares feitos em uma base de silício. O grafeno adere ao silício devido à atração entre seus átomos.

O resultado é um furo microscópico tapado por uma membrana pura de grafeno.

Aplicações eletrônicas e estruturais

Os cientistas testaram a resistência dessa membrana forçando para baixo o seu centro com a ajuda da ponta de diamante de um microscópio de força atômica.

A pureza de cada membrana, medindo cerca de um micrômetro de diâmetro, permitiu que fossem testados a elasticidade e o ponto de ruptura. Os cientistas coletaram dados de 67 testes, feitos em 23 amostras de grafeno.

Ainda não existe tecnologia para fabricar grandes folhas de grafeno livres de defeitos, que possam ser utilizadas em aplicações estruturais. Mas folhas de dimensões microscópicas já foram utilizadas para fabricar o menor transístor do mundo e um transístor inovador, 50 vezes mais rápido do que os atuais.

A medição agora realizada é também essencial para que os pesquisadores saibam quais são os limites que eles poderão alcançar quando desenvolverem os materiais do futuro.

Bibliografia:

Measurement of the Elastic Properties and Intrinsic Strength of Monolayer Graphene
Changgu Lee, Xiaoding Wei, Jeffrey W. Kysar, James Hone
Science
July 2008
Vol.: 321: 385-388
DOI: 10.1126/science.1157996
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