Por ser leve, flexível, quase transparente, excelente condutor de calor e eletricidade e cerca de 200 vezes mais resistente que o aço, o grafeno é considerado um material que pode provocar uma revolução tecnológica na indústria eletrônica. Entre os desafios para seu desenvolvimento e aplicações está sua produção a partir de fontes renováveis. Isso pode ser feito por meio da tecnologia de grafeno induzido por laser verde (gLIG), que foi o foco de um estudo publicado na revista Applied Physics Reviews , de autoria de cientistas brasileiros e portugueses.
Esta tecnologia abre caminho para a fabricação de dispositivos simples, sustentáveis e de baixo custo, baseados em fontes de carbono abundantes e renováveis como madeira, folhas, cortiça, casca e celulose. Assim, contribuirá para a redução do lixo eletrônico, também conhecido como lixo computacional ou lixo eletrônico. Esses termos são usados para designar dispositivos que são alimentados por eletricidade ou baterias.
O grafeno induzido por laser (LIG) abre a possibilidade de produção simples, econômica e escalável de componentes tecnológicos”, relata o engenheiro de materiais Pedro Ivo Cunha Claro, um dos autores do artigo escrito durante sua pós-graduação na Universidade de São Carlos ( UFSCar) e a Universidade NOVA de Lisboa (UNL). O pesquisador lembra que nos últimos anos tem havido pesquisas cada vez mais extensas sobre o grafeno induzido por laser verde (gLIG) para integração em diversas aplicações eletrônicas, como supercapacitores, sensores, eletrocatalisadores e nanogeradores triboelétricos.
As técnicas de processamento assistido por laser surgiram como ferramentas poderosas para uma infinidade de aplicações, desde o processamento de materiais até a fabricação de dispositivos”, afirma Claro, que atualmente é analista de Desenvolvimento Tecnológico do Centro Nacional de Pesquisas em Energia e Materiais ( CNPEM ) em Campinas , SP .
Menos lixo eletrônico
O gLIG pode desencadear uma revolução na forma como os circuitos integrados e componentes eletrônicos são produzidos. Com isso, a tecnologia poderá reduzir o lixo eletrônico, que prejudica tanto o meio ambiente quanto a saúde humana por conter aditivos tóxicos ou substâncias perigosas como o mercúrio. O próprio processo de obtenção do gLIG é mais limpo, pois não utiliza reagentes tóxicos ou métodos tradicionais.
Em 2019, o lixo eletrônico atingiu um recorde de 53,6 milhões de toneladas métricas globalmente, um aumento de 21% em cinco anos, de acordo com a terceira edição do Global E-waste Monitor 2020 das Nações Unidas . O Brasil lidera a geração de lixo eletrônico entre as nações de língua portuguesa com 2.141 toneladas
Grafeno e gLIG
O material mais fino do mundo, o grafeno é produzido a partir do grafite; é um cristal bidimensional formado por ligações entre átomos de carbono, dispostos em estruturas hexagonais semelhantes a um favo de mel.
Já o gLIG é um material emergente e altamente sustentável, obtido por uma técnica chamada escrita direta a laser (LDW) – fabricação tridimensional (3D) a partir de substratos naturais que oferece versatilidade geométrica significativa que atinge escalas de comprimento micrométricas.
Essa nova tecnologia é desenvolvida em temperatura ambiente, sem nenhum tipo de reagente, enquanto o grafeno convencional é produzido em altas temperaturas, em torno de mil graus centígrados, utilizando equipamentos muito caros e complexos. A eliminação de tratamentos químicos garante alta eficiência de conversão, minimizando tempo e consumo de energia no processo de gravação.
A escrita direta a laser (LDW), como é conhecida, é um método de abordagem sem máscara, sem catalisador, atóxico, controlável e sem contato, que permite o processamento rápido, direto e eficiente de estruturas complexas. Essa técnica se assemelha a um tipo de ataque químico baseado em reações fototérmicas, transformando a superfície gravada em um material de interesse tecnológico.
Perspectivas
Desde a sua descoberta em 2004, o grafeno e nanomateriais bidimensionais (2D) similares têm sido intensamente estudados e despertam muito interesse devido às suas propriedades físico-químicas promissoras, pois alguns produtos já estão disponíveis comercialmente e têm mostrado desempenhos promissores em comparação com outras fontes verdes.
A União Europeia criou um consórcio, o Graphene Flagship, composto por 150 parceiros com um orçamento total de 1 bilhão de euros. O projeto abrange vários campos, desde a pesquisa básica até o comércio de grafeno a longo prazo.
Esforços semelhantes, visando desvendar e explorar plenamente as propriedades do grafeno, estão sendo realizados em todo o mundo, inclusive no Brasil, grande produtor de grafite e detentor de uma das maiores reservas mundiais do mineral. Até o momento, o grafeno tem sido usado com sucesso em armazenamento de energia, aplicações ambientais e biomédicas, entre outros.
Para Mattoso, embora haja muitos desafios a serem superados, há oportunidades para que diferentes métodos de processamento, materiais e produtos entrem no mercado, pois o grafeno é um material versátil e pode ser combinado com outros elementos para produzir diferentes materiais com propriedades superiores. Além de todas essas vantagens, a gLIG também pode contribuir para os Objetivos de Desenvolvimento Sustentável (ODS) da ONU.
