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Grafeno armado, uma versão nanotecnológica do concreto armado

Redação do Site Inovação Tecnológica -  10/08/2018

Emily Hacopian mostra o aparato que ela precisou desenvolver para medir a resistência do grafeno armado.[Imagem: Jeff Fitlow/Rice University]

Grafeno com vergalhões

Reforçar o grafeno com nanotubos de carbono torna o nanomaterial 2D mais do que duas vezes mais resistente do que o grafeno puro.

O grafeno por si só, em sua escala bidimensional, é considerado um dos materiais mais fortes que existem. Mas, como ele tem apenas um átomo de espessura, ainda está sujeito a rasgar e se desfazer pelas bordas.

A equipe do professor James Tour, da Universidade Rice, vem estudando o casamento entre grafeno e nanotubos de carbono há vários anos.

Eventualmente eles chegaram a um "grafeno armado", um análogo nanotecnológico do concreto armado, em que o cimento é reforçado com vergalhões de aço montados em sistema de treliça - neste caso, o grafeno é reforçado com nanotubos de carbono, que fazem as vezes dos vergalhões.

E grafeno e concreto não são desconhecidos um do outro: engenheiros já misturaram concreto com grafeno para obter um concreto duas vezes mais forte.

Grafeno armado

Coube à pesquisadora Emily Hacopian desenvolver um aparato que finalmente permitiu testar as propriedades do grafeno com vergalhão. Os resultados mostraram que, quando o material é submetido a estresse e tensão, os nanotubos desviam ou interrompem as rachaduras que, de outra forma, se propagariam no grafeno não reforçado.

Enquanto o grafeno puro apresenta uma tenacidade à fratura de 4 megapascals, o grafeno armado tem uma tenacidade média de 10,7 megapascals.

Os experimentos mostraram que os nanotubos ajudam o grafeno a permanecer elástico e também reduzem os efeitos das rachaduras.

Isso pode ser útil não apenas para a eletrônica flexível, mas também para equipamentos eletrônicos de vestir ou outros dispositivos em que a tolerância ao estresse, a flexibilidade, a transparência e a estabilidade mecânica são desejadas.

Bibliografia:

Toughening Graphene by Integrating Carbon Nanotubes
Emily F. Hacopian, Yingchao Yang, Bo Ni, Yilun Li, Xing Li, Qing Chen, Hua Guo, James M. Tour, Huajian Gao, Jun Lou
ACS Nano
DOI: 10.1021/acsnano.8b02311