No início de setembro, um revendedor da Amazon chinesa nos contatou para nos oferecer para testar dois produtos bastante desagradáveis e bastante f * ck: uma máscara de dormir aquecida e um travesseiro de viagem inflável, também aquecido, em … grafeno. Divertidos com este pedido estranho, decidimos nos aprofundar um pouco mais no assunto e fazer um tour pelas aplicações “há muito esperadas” do grafeno, particularmente no campo de energia. Pequeno ponto tecnológico!
O grafeno é um material bidimensional, ou seja, constituído por uma única camada de átomo. Empilhar essas camadas dá grafite, uma das formas naturais de carbono. Sintetizado em 2004 na Universidade de Manchester (ganhou aos seus “descobridores” o Prêmio Nobel de Física em 2010), há muito tempo é considerado uma anomalia física, um material 2D sendo considerado instável.
O grafeno tem propriedades extraordinárias:
- Equipado com o mesmo princípio de construção do carbono, uma das formas naturais do qual é o diamante, é extremamente resistente . Usando o grafeno, os pesquisadores do MIT conseguiram criar uma montagem 3D dez vezes mais resistente do que o aço, mas tão leve quanto o plástico.
- Composto por uma única camada de átomo, também é extremamente leve . Esta propriedade oferece perspectivas interessantes, nomeadamente no domínio da aeronáutica, onde o peso dos componentes de bordo tem um impacto direto no consumo de energia.
- É um excelente condutor térmico , com velocidade de transmissão 30 vezes maior que o silício, material mais utilizado até agora na indústria eletrônica.
- É perfeitamente à prova d'água e permite que novos usos sejam considerados combinados com suas propriedades condutoras em ambientes úmidos.
- É deformável e transparente , podendo provavelmente dar origem a uma nova geração de telas flexíveis - embora as primeiras versões de telas flexíveis comercializadas ainda utilizem plástico - e novas gerações de telas transparentes, utilizáveis em particular no campo. automotivo
Em 2018, a Comissão Europeia lançou o maior programa de investigação alguma vez realizado à escala europeia, injectando um orçamento de mil milhões de euros nos próximos 10 anos. Objetivo: criar um Vale do Grafeno que apoie o desenvolvimento dos usos industriais do grafeno, com a chave para uma importante vitória econômica.
Aplicações no setor de energia
Existem muitas aplicações do grafeno no campo da energia, aproveitando as propriedades condutoras do material.Resfriamento
Num sector que nos toca no dia a dia, mencionámos o anúncio do fabricante Huawei que introduziu o primeiro telemóvel equipado com um sistema de refrigeração à base de grafeno que permite conduzir o calor numa câmara de evaporação com o máximo eficiência e, portanto, menos estresse sobre os componentes para melhorar sua vida útil.
Huawei mate 20 xBaterias
A start-up Earthdas trabalha com baterias de lítio cujos ânodos contêm grafeno e permitem que a velocidade das cargas seja acelerada em enormes proporções. Estamos falando de uma recarga 12 vezes mais rápida em comparação com uma bateria de íon de lítio convencional e uma carga completa em poucos minutos para um telefone.Acredita-se que a incorporação de grafeno em baterias de íon-lítio, substituindo o silício, também estenda a vida da bateria graças à capacidade do grafeno de resistir às variações de temperatura. No caso de aplicações ligadas a baterias de iões de lítio, o grafeno reforça essencialmente as capacidades de uma bateria tradicional para aumentar o seu desempenho e longevidade.
Você já pode encontrar um modelo de bateria externa de grafeno na Elecjet, que oferece um modelo de 6000 mAh com tempo de carga de 20 minutos.
Capacitores
Os ultracapacitores (ou "supercapacitadores") também estão sendo investigados para melhorar sua vida e reduzir drasticamente os tempos de carregamento. Ao contrário das baterias convencionais que produzem energia por meio de uma reação química, os supercapacitores armazenam energia na forma de um campo eletrostático. Um supercapacitor clássico carrega (e descarrega) muito mais rápido do que uma bateria, mas por outro lado armazena muito menos energia.NAWATECHNOLOGIES
O uso do grafeno poderia permitir combinar a velocidade de carregamento dos supercondos com uma capacidade de armazenamento muito maior. A empresa francesa Nawa Technologies está, assim, trabalhando em supercapacitores compostos de nanotubos de carbono - folhas enroladas de grafeno - que acabarão por fornecer energia mais limpa (sem componentes químicos) e mais sustentável, principalmente no campo dos transportes. A empresa já está testando carros elétricos de Fórmula E para testar esses produtos em condições extremas.
Em 2017, a Lamborghini apresentou seu projeto de supercarro elétrico realizado em colaboração com o MIT, Terzo Millennio, do qual o grafeno é um dos componentes principais. Denis Brogniart explica resumidamente as proezas da Lamborghini neste vídeo para Automoto:
Então, o grafeno estará no nosso bolso em 2019?
O grafeno é um material revolucionário cujas propriedades podem ajudar a enfrentar os desafios futuros de energia. Após apenas 15 anos de pesquisa, tendências concretas estão surgindo e revelando o potencial do material. O principal desafio continua sendo a produção em escala industrial, ainda cara e lenta. Portanto, ainda temos um pouco de tempo antes que os objetos que usamos todos os dias explorem maciçamente esse material.No início de 2018, os pesquisadores do MIT desenvolveram um processo de produção industrial para folhas de grafeno, dedicado à incorporação em membranas ultrafinas. No entanto, esse processo não é voltado para aplicações na área de energia, mas mostra que as soluções não estão longe para permitir que o grafeno chegue à fase industrial.
A investigação europeia no âmbito do Graphene Flagship vai nesta direcção e irá explorar novos caminhos na próxima década.
