Fazendo o grafeno funcionar para dispositivos do mundo real

O grafeno tem propriedades únicas e excepcionais que o apresentam como um metal com enorme potencial para a produção de vários dispositivos tecnológicos. Essas propriedades incluem extrema finura, condutividade elétrica e térmica, leveza, transparência e o fato de ser muito mais forte do que o silício. Entretanto, apesar dessas propriedades, o grafeno ainda não foi usado para esses dispositivos tecnológicos devido a vários desafios práticos.

Um dos desafios práticos é a condutividade térmica do grafeno, especialmente para dispositivos fabricados. Nesse caso, o grafeno deve ser apoiado em um substrato, o que reduz a condutividade térmica do metal. A alta condutividade térmica é muito importante para qualquer dispositivo eletrônico. Para resolver esse problema, os pesquisadores estão considerando novas formas de apoiar o grafeno no mundo macroscópico, como o uso de estruturas tridimensionais interconectadas em forma de grafeno. Eles também podem usar uma estrutura de grafite ultrafina ou um nitreto de boro hexagonal, cujas estruturas são próximas ao grafeno.

Outro problema com o grafeno é o derretimento, pois ele precisa ser revestido com plásticos. Com o aumento da temperatura, o substrato de polímero elástico pode se transformar em uma substância parecida com borracha ou derretida, que quebra as substâncias eletrônicas estabelecidas na parte superior e faz com que os minúsculos fios condutores que conectam os dispositivos eletrônicos falhem. De acordo com Li Shi, engenheiro mecânico da Universidade do Texas em Austin, esse problema pode ser resolvido melhorando a qualidade da interface para aumentar a condutividade da interface.

Shi e sua equipe de pesquisa também sugerem que o armazenamento de energia térmica do grafeno também pode ser aprimorado para enfrentar os desafios práticos. Por exemplo, os fabricantes podem usar espumas de grafeno ultrafinas para aumentar a capacidade de energia dos dispositivos feitos de grafeno. Isso seria obtido ampliando a taxa na qual o calor é carregado e descarregado nos materiais de alteração de fase que são usados para armazenar energia térmica. Outro avanço está na compreensão do conceito de portadores de energia fundamentais e sua dispersão, como fótons, elétrons e moléculas. A compreensão do conceito de dispersão de fótons pode ajudar a entender as ondas da rede e, por fim, resolver o problema da condutividade térmica quando outros materiais suportam o grafeno.

A Samsung também fez um grande avanço na identificação de como usar o grafeno em dispositivos do mundo real. Essa nova tecnologia se concentrará no desenvolvimento de grafeno cristalino de alta qualidade construído em wafers de silício. Isso resultará na produção de grafeno apropriado para a produção de transistores de efeito de campo de grafeno (GFETs). Mesmo quando o grafeno tiver se desprendido, as pastilhas de silício poderão ser recicladas para outra produção.