Você sabe o porque que as baterias de grafeno recarregam rapidamente?

As baterias de grafeno vem sendo especuladas há muito tempo, mas começaram a chegar no mercado apenas recentemente, como por exemplo com o power bank de grafeno da empresa Elecjet e o carro elétrico Aion V, da empresa GAC Motor.

Faz muitos anos que o nanomaterial grafeno é estudado e suas propriedades são pesquisadas, porém por muito tempo também foi considerado impossível de existir fisicamente, por conta da sua alta instabilidade (o que se provou o contrário).

Mas, em 2004 ocorreu uma evolução para a ciência. Pesquisadores conseguiram formar fragmentos de grafeno experimentalmente em laboratório, utilizando uma fita adesiva.

Mas apenas nos últimos anos que estamos começando a observar este nanomaterial em nossa vida. Samuel Gong, CEO da Real Graphene e da Elecjet vem fazendo grandes esforços para trazer o grafeno para o mercado.

Mas porque tudo é tão inovador com o material grafeno? E porque ele já não está completamente em nosso dia-a-dia? Como funciona uma bateria de grafeno e qual a diferença entre uma comum? Essas e outras questões serão respondidas abaixo, nos seguintes tópicos:

• O que é grafeno e  quais suas propriedades? 
• Como funciona e quais as vantagens de uma bateria de grafeno?
• Porque o grafeno está demorando tanto para fazer parte do nosso dia-a-dia?
• Dica extra!

O que é grafeno e quais suas propriedades? 

O grafeno é basicamente uma única camada de grafite (aquele do lápis), é um nanomaterial com espessura de apenas um átomo e suas principais propriedades são sua alta resistência mecânica, flexibilidade, leveza e ser um ótimo condutor elétrico e de calor. 

Para entender melhor todos os termos iremos explicar do início:

O que é o grafeno?

Primeiro é necessário entender do que se trata a escala nano, 1 nanômetro é igual a 0,000000001 (10^-9) metros. Portanto, um nanomaterial, é um material estudado na nanoescala, então possuímos conhecimento dele na escala atômica (estudos nessa área chama-se nanotecnologia).

Tudo o que conhecemos é formado por átomos da tabela periódica, o que varia de um material para o outro é a combinação dos átomos utilizados e como eles estão ligados e arranjados. Por exemplo:

As bolinhas azuladas da imagem representam átomos de carbono, com essa estrutura e esse tipo de ligação, o material que forma na escala macroscópica (visível a olho nu) é o grafite. Portanto, se dermos um zoom de 10^9 metros na ponta do seu lápis, é assim que você o veria.

Mas, caso você consiga isolar uma única camada dessa, o material formado é o grafeno. Portanto, o grafeno se trata de uma única camada do grafite, ele possui um átomo de espessura e é por isso que não conseguimos vê-lo a olho nu.

Experimentalmente o grafeno foi descoberto em 2004, os cientistas literalmente passaram grafite (do seu lápis) em uma fita adesiva e ficaram colando e separando contra outras fitas adesivas, até conseguir separar microscópicamente uma única camada, gerando o grafite.

Quais as propriedades do grafeno?

O nanomaterial grafeno é inovador por conta das suas propriedades que podem revolucionar muitos campos da atualidade. Por exemplo, ele é o melhor condutor de eletricidade que se conhece e também de calor.

Resultando em cargas energéticas (e térmicas) sendo transportadas de forma extremamente rápida por esse material, o que torna o carregamento de baterias muito mais rápido e também o resfriamento mais rápido (perda de calor para o ambiente).

Além disso, se trata de um material extremamente leve, flexível e alta resistência mecânica (200x mais forte que o aço).

Aplicações do grafeno

Apesar da bateria de grafeno ser uma das aplicações mais citadas nos dias de hoje, este nanomaterial pode fazer diversas coisas incríveis. Alguns exemplos serão citados abaixo:

• Remédios e tratamentos médicos que envolvem grafeno. Muitos estudos estão sendo realizados nessa área, inclusive uma possível cura do câncer e da aids, o que pode revolucionar toda a medicina e salvar milhões de vidas.
• Nanofiltros de grafeno, ou seja, a capacidade de filtrar algum componente na escala atômica. Como transformar água do mar em água 100% potável, despoluir rios, melhorar combustíveis, retirar poluentes do ar, entre outros.
• Melhorar materiais com grafeno também é muito comum, podendo aumentar a resistência mecânica, a flexibilidade e a leveza. Todo setor da engenharia pode ser melhorado com o uso do material grafeno. 

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Como funciona e quais as vantagens de uma bateria de grafeno?

Na realidade a bateria de grafeno é uma bateria praticamente comum, porém melhorada com o grafeno, portanto existem mais de um modelo desse tipo de bateria. Essa melhora ocorre por conta das propriedades já mencionadas sobre o grafeno, gerando super baterias.

Por exemplo, sua alta condutibilidade (que faz a energia fluir pelo equipamento de maneira mais fácil), gera um carregamento ultra rápido, como também aumenta a capacidade de carga armazenada e tempo de vida útil da bateria (por conta da resistência física, evitando a deformação do lítio que ocorre na descarga da bateria).

Os dados sobre a vida útil de uma bateria de grafeno variam, mas indicam entre 1.500 a 3.000 ciclos de carga, enquanto uma bateria normal aguenta em média 500 ciclos. A velocidade de recarga dessa nova tecnologia é extremamente rápida, podendo carregar um celular em 7 minutos.

Porque o grafeno está demorando tanto para fazer parte do nosso dia-a-dia?

Apesar de ter sido feito em laboratório em 2004, não temos muitos produtos feitos de grafeno no mercado ainda. E o principal motivo deste nanomaterial ainda não ter nos agraciado com inúmeras inovações da tecnologia é a grande dificuldade de produção do mesmo.

Apesar de sua matéria prima (grafite) ser uma material abundante e simples, a produção do grafeno é complexa, pois se trata de um material com apenas um átomo de espessura.

Durante todos anos diversas pesquisas foram desenvolvidas para descobrir métodos de produção em larga escala e com boa qualidade, nos últimos anos tivemos alguns avanços, mas ainda é um dos principais pontos para a tecnologia do grafeno não estar completamente em nossa vida.

Falando sobre a situação nacional, temos a segunda maior reserva mundial de grafite do tipo flake, ou seja, a matéria prima para o grafeno.

E em julho deste ano (2021), foi inaugurada a maior indústria de produção de grafiteda américa do sul, situada no Rio Grande do Sul, atualmente produz 500 Kg de grafeno por ano, mas possui estrutura para aumentar essa produção para 5000 Kg anual.

Tal feito é de extrema relevância para o país e pode alavancar novas pesquisas e a economia. 

Dica extra!

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