Obtenção de grafeno utilizando esfoliação assistida por ultrassom

Abstract

Desde os anos 90 o avanço na descoberta das nanoestruturas do carbono alavancou o desenvolvimento nas áreas da física, eletrônica, ótica, mecânica, biológica e medicina. Devido às propriedades extraordinárias e diferentes hibridizações, o carbono está atraindo a atenção dos pesquisadores dos mais diferentes campos para o desenvolvimento de novas tecnologias como compósitos e eletrônicos em escala nanométrica. Fulereno, nanotubos, nanofibras e grafeno são algumas das formas nanométricas alotrópicas do carbono. Desde a descoberta das propriedades únicas e extraordinárias do grafeno, este vem sendo introduzido nos mais diferentes campos da ciência. Os mais variados setores da indústria demonstram-se atraídos pelo potencial de aplicação do material. Este nanomaterial é considerado um dos mais finos e de maior resistência mecânica conhecidos pelo homem. Além disso, o grafeno alia propriedades como condutividade térmica recorde sem perder a rigidez, impermeabilidade a gases e densidade de corrente na ordem de 6 vezes maior que o cobre. Para a aplicação industrial e tecnológica de grafeno, primeiramente necessita-se a viabilização de fontes comerciais. Vários métodos estão sendo desenvolvidos para obtenção de grafeno através de esfoliação do grafite. Tal método é considerado o mais econômico para se obter grandes quantidades do material de camada única. Este trabalho discutirá a obtenção de grafeno através da esfoliação líquida de grafite por ultrassom em diferentes soluções. Os parâmetros de processos foram fixados e variou-se o solvente, sendo eles água ultrapura tipo I, isopropanol, N-metil-2-pirrolidona (NMP) e dimetilformamida (DMF). Em todas as amostras foi adicionado surfactante (Triton X-100) como auxiliador na estabilização do grafeno em suspensão. Durante um período de 15 dias utilizou-se espectroscopia UV/VIS para medir a absorbância do esfoliado na solução. Além disso, para auxiliar na caracterização do material, utilizou-se das técnicas de microscopia eletrônica de transmissão (MET) e espectroscopia Raman. Por meio desses métodos, foi constatado que é possível estabilizar grafeno de poucas camadas em água, sendo uma alternativa aos tóxicos solventes orgânicos.