Desde o seu isolamento em 2004 por Geim e Novoselov da Universidade de Manchester (Prêmio Nobel de Física em 2010), o grafeno foi denominado um ‘material maravilhoso’ devido às suas propriedades excepcionais, que já foram exploradas em muitas aplicações e produtos. No entanto, o uso de grafeno na forma de minúsculos flocos em compósitos poliméricos limita o aproveitamento total de suas excelentes propriedades, exigindo altas cargas de enchimento para atingir propriedades elétricas e mecânicas satisfatórias.
Uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor Costas Galiotis teve a ideia inovadora de usar folhas de grafeno centimétricas como reforço em compósitos poliméricos com arquitetura nanolaminada. Esta tem se mostrado uma estratégia inteligente para superar as desvantagens típicas dos preenchedores de nanopartículas, graças ao grande tamanho lateral, que garante transferência de tensão eficiente e dispersão uniforme e controlável por meio da alternância das camadas de polímero e grafeno. O grafeno monocamada de grande porte foi produzido pela técnica de deposição química de vapor (CVD): produz uma espessura monoatômica e, ao contrário dos pequenos flocos, não há limitação de tamanho nas demais dimensões (comprimento e largura).
Os nanolaminatos de grafeno / polímero CVD em escala centimétrica foram então produzidos com um processo semiautomático que permite a manipulação de filme ultrafino, e foram encontrados para superar, para o mesmo teor de grafeno, flocos de última geração à base de compósitos poliméricos de grafeno em termos de reforço mecânico e propriedades elétricas. Mais importante, esses materiais laminados finos mostram uma eficácia de blindagem de interferência eletromagnética (EMI) muito alta na faixa de Terahertz, atingindo 60 dB para uma espessura pequena de 33 ?m, e uma eficácia de blindagem de EMI absoluta por unidade de peso e espessura que está entre as mais altas valores para materiais sintéticos não metálicos produzidos até o momento.
O Prof. Galiotis diz que “neste trabalho, tentamos explorar as excelentes propriedades mecânicas e elétricas do grafeno monocamada quando usado como um reforço de polímeros de engenharia. Até agora, com o uso de flocos curtos de grafeno, isso não foi possível, devido ao pequeno tamanho das inclusões. Desenvolvimentos recentes na produção de membranas de grafeno de monocamada contínua (tamanho grande) nos permitiram fabricar nanolaminatos que incorporaram dezenas e até centenas de camadas de grafeno incorporadas em polímeros comerciais. Isso levou a nanolaminatos de grafeno com rigidez próxima aqueles de grafeno perfeito por fração de volume e desempenho de blindagem EMI eficaz. Este trabalho abre o caminho para o desenvolvimento de nanolaminatos com propriedades excepcionais para aeroespacial, automotivo, mas também uma série de aplicações eletrônicas. ”
O trabalho de pesquisa foi publicado na Nature Communications.
Publicado em 05/08/2021 13h00
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