Filmes de carbono, como o grafeno, são materiais muito leves, porém muito resistentes, com excelente potencial de aplicação. No entanto, sua fabricação pode ser difícil, geralmente exigindo muita mão de obra e estratégias demoradas, além de métodos caros e pouco ecológicos.
Com a produção em larga escala de grafeno, e visando superar as dificuldades encontradas na implementação dos métodos de extração atuais, pesquisadores da Universidade Ben Gurion do Negev, em Israel, desenvolveram um método de extração de grafeno "verde" que pode ser aplicado a uma ampla gama de áreas, incluindo óptica, eletrônica, ecologia e biotecnologia.
Pesquisadores utilizaram dispersão mecânica para extrair grafeno do mineral natural estriolita. Eles descobriram que o mineral hipofilita apresenta boas perspectivas para a produção de grafeno e substâncias semelhantes ao grafeno em escala industrial.
O teor de carbono do hipomfibólio pode variar. De acordo com o teor de carbono, o hipomfibólio pode apresentar diferentes potenciais de aplicação. Alguns tipos podem ser utilizados por suas propriedades catalíticas, enquanto outros possuem propriedades bactericidas.
As características estruturais do hipopiroxênio determinam sua aplicação no processo de oxidação-redução, podendo também ser utilizado na produção em alto-forno e na produção de ferro-ligas de ferro fundido (com alto teor de silício).
Devido às suas propriedades físicas e mecânicas, como densidade aparente, boa resistência e durabilidade, a hipofilita também possui a capacidade de adsorver uma variedade de substâncias orgânicas, podendo ser utilizada como material filtrante. Além disso, demonstrou capacidade de eliminar partículas de radicais livres que podem contaminar fontes de água.
O hipopiroxênio demonstra capacidade de desinfetar e purificar água, removendo bactérias, esporos, microrganismos simples e algas verde-azuladas. Devido às suas elevadas propriedades catalíticas e redutoras, a magnésia é frequentemente utilizada como adsorvente no tratamento de águas residuais.
(a) Imagem TEM com ampliação de 13500x e (b) imagem TEM com ampliação de 35000x da amostra de hipofilita dispersa. (c) Espectro Raman da hipofilita tratada e (d) espectro XPS da linha de carbono no espectro da hipofilita.
Extração de grafeno
Para preparar as rochas para a extração de grafeno, os dois pesquisadores utilizaram um microscópio eletrônico de varredura (MEV) para examinar as impurezas de metais pesados e a porosidade nas amostras. Eles também aplicaram outros métodos laboratoriais para verificar a composição estrutural geral e a presença de outros minerais no hipomfibólio.
Após a conclusão da análise e preparação da amostra, os pesquisadores conseguiram extrair grafeno do diorito após processar mecanicamente a amostra da Carélia utilizando um limpador ultrassônico digital.
Como um grande número de amostras pode ser processado usando esse método, não há risco de contaminação secundária e não são necessários métodos subsequentes de processamento de amostras.
Como as propriedades extraordinárias do grafeno são amplamente conhecidas pela comunidade científica, muitos métodos de produção e síntese foram desenvolvidos. No entanto, muitos desses métodos são processos de múltiplas etapas ou requerem o uso de produtos químicos e agentes oxidantes e redutores fortes.
Embora o grafeno e outros filmes de carbono tenham demonstrado grande potencial de aplicação e alcançado relativo sucesso em pesquisa e desenvolvimento, os processos que utilizam esses materiais ainda estão em desenvolvimento. Parte do desafio é tornar a extração de grafeno economicamente viável, o que significa que encontrar a tecnologia de dispersão adequada é fundamental.
Esse método de dispersão ou síntese é trabalhoso e prejudicial ao meio ambiente, e a intensidade dessas tecnologias também pode causar defeitos no grafeno produzido, reduzindo assim a excelente qualidade esperada do grafeno.
A aplicação de limpadores ultrassônicos na síntese de grafeno elimina os riscos e custos associados a métodos químicos e de múltiplas etapas. A aplicação desse método ao mineral natural hipofilita abriu caminho para uma nova forma ecologicamente correta de produzir grafeno.
Data da publicação: 04/11/2021
