Novo método de baixa temperatura transforma polímeros em grafeno

Pesquisadores iranianos apresentaram um método inovador e de baixo custo para converter polímeros não grafitizáveis em estruturas baseadas em grafeno. A descoberta pode revolucionar a produção de baterias, supercapacitores, sistemas de armazenamento de energia e novas tecnologias de materiais de carbono.

Para grafitizar a maioria dos polímeros, normalmente são necessárias temperaturas superiores a 3000°C ou sistemas de alta pressão. No entanto, a nova pesquisa demonstrou que, em microesferas de polímeros sulfonados, grafeno e estruturas semelhantes ao grafite podem ser formados a 1100°C, sem o uso de catalisadores, aditivos metálicos ou orgânicos, ou equipamentos industriais complexos.

A chave para essa descoberta está na estrutura única das cavidades nas microesferas de polímeros. Essas cavidades, com formato de frascos de tinta, formam uma rede de pequenos espaços conectados por estreitos orifícios, funcionando como "nanoreatores" fechados que retêm as partículas aromáticas liberadas durante a carbonização. Em vez de evaporarem, essas partículas se reorganizam no espaço confinado, promovendo a fusão de anéis benzênicos e iniciando a formação gradual das camadas de grafeno.

Análises espectroscópicas e estruturais mostram a transformação gradual do material: a fusão inicial dos anéis ocorre a cerca de 250°C, a expansão da rede aromática acontece por volta dos 450°C, as camadas de grafeno começam a se formar a 900°C, e a estrutura semelhante ao grafite se estabiliza a 1100°C.

Esses resultados abrem caminho para a produção em larga escala e a baixo custo de grafeno e materiais de carbono avançados, oferecendo novas oportunidades para a indústria de energia, a produção de eletrodos de alto desempenho, sistemas de condensadores e armazenamento de energia.