Materiais do futuro

Quer seja incorporado, em camadas ou pulverizado, o grafeno introduz novas propriedades aos produtos existentes ou permite o desenvolvimento de novas. Também reduz a quantidade de material necessária para atingir o mesmo desempenho ou para elevar o desempenho a níveis anteriormente inatingíveis.

Grafeno e metais – Combater a futura escassez de cobre

À medida que o globo se torna cada vez mais electrificado, a procura de metais, especialmente de cobre, crescerá numa ordem de grandeza ao longo das próximas décadas. Por outro lado, prevê-se uma escassez de 10 milhões de toneladas de cobre até 2030.

O Membro Principal Associado do Grafeno, GraphMaTech, Suécia, visa reduzir a necessidade de cobre, substituindo uma parte dele por grafeno. Comparados apenas com o cobre, os compósitos de cobre-grafeno apresentam melhor desempenho em diversas métricas, incluindo dureza, módulo de Young e resistência à tração à temperatura ambiente. Além disso, os enchimentos de grafeno mantêm as propriedades mecânicas do cobre e reduzem os efeitos de eletromigração, que podem causar falhas nos circuitos ou perda de conexão.

“Desenvolvemos tecnologias para integrar grafeno em metais, com a ambição de melhorar os compósitos metal-grafeno. Podemos aumentar as propriedades dos materiais metálicos, o que significa que é necessário menos metal em determinadas aplicações. Estamos nos concentrando em aplicações de eletrificação e buscando o uso de metais de grafeno que sejam compatíveis com o hidrogênio para a economia do hidrogênio do futuro”, disse Mamoun Taher, CEO da GraphMaTech AB durante o webinar “Habilitando a transição verde com tecnologia de grafeno” organizado pela Graphene Flagship Pacote de Trabalho de Inovação em 27 de outubro de 2022.

Fibra de vidro revestida com grafeno versus fibra de vidro nua. Crédito: Grafren AB

Grafeno e fibras de vidro – Adicionando novas funcionalidades

O membro principal associado do grafeno, Grafren AB, Suécia, está revestindo diretamente fibras de vidro com flocos de grafeno para melhorar suas propriedades. As abordagens convencionais de revestimento à base de tinta de grafeno ou aglutinante não são aplicáveis ​​às fibras de vidro. As fibras de grafeno e de vidro devem ser integradas em nível nanoescala, montando e organizando flocos de grafeno na superfície das fibras. “Revestimos as fibras de vidro com flocos de grafeno de uma forma única. O revestimento resultante lembra a pele de uma cobra, com muitos flocos dispostos na superfície das fibras e sobrepostos uns aos outros”, explica o CEO da Grafren, Erik Khranovskyy. A equipe demonstrou com sucesso a fabricação de têxteis eletrônicos leves e macios – tecidos eletricamente condutores – usando a mesma abordagem.

Grafeno e borracha – Conquistando a medalha de ouro no Tour de France 2022

A borracha convencional, seja natural ou sintética, deve sofrer uma reação química de reticulação para endurecer. Essas propriedades podem ser aprimoradas ainda mais durante a fabricação pela adição de ingredientes compostos. O óxido de grafeno é um deles: pode reticular e reforçar a borracha. Pode aumentar a capacidade da borracha de suportar abrasão prolongada e melhorar a resistência à tração e ao rasgo, retardamento de fogo e resistência térmica da borracha.

Vittoria Spa, membro associado do Graphene Flagship, Itália, aplicou grafeno em seus pneus de corrida, obtendo melhores resultados em termos de velocidade e desempenho de rolamento (+5%), aderência (+8%) e resistência a furos (+19%) e durabilidade. O composto de grafeno de segunda geração da Vittoria (Grafeno 2.0) venceu inúmeras corridas do Grand Tour, bem como campeonatos europeus, franceses, alemães, austríacos, russos, brasileiros e pan-americanos de Cross-Country MTB. Somente em 2022, os pneus de corrida aprimorados com grafeno da Vittoria foram os mais rápidos para bicicletas de todos os tipos, vencendo corridas como Le Tour de France (estrada), Campeonatos Mundiais de Gravel da UCI, bem como Campeonatos Mundiais de Mountain Bike da UCI em Cross Country e Campeonatos Mundiais de Mountain Bike da UCI. Campeonatos de pista, mostrando desempenho líder da classe em diversas disciplinas e também em terrenos.

Jonas Vingegaard vence o Tour de France 2022 com pneus de corrida de grafeno do spa Vittoria. Crédito: Vittoria Spa