UCS sugere construção de fábrica para produção de grafeno

Universidade busca parcerias para instalar unidade industrial e Centro de Pesquisa e Inovação. Material é considerado o principal recurso da atualidade para aplicações em alta tecnologia

A ideia de instalação de uma planta fabril para a produção de grafeno em escala industrial foi apresentada pela Universidade de Caxias do Sul ao empresariado local na reunião-almoço da Câmara de Indústria, Comércio e Serviços (CIC-Caxias) desta segunda, 27 de maio, na sede da entidade. A proposição foi feita pelo pró-reitor de Pesquisa e Pós-Graduação da UCS, Juliano Gimenez, durante apresentação das pesquisas da UCS relativas ao material – obtido em laboratório a partir da reordenação das moléculas do grafite para o formato hexagonal e, por suas propriedades de leveza, resistência e altíssima condutividade térmica e elétrica é considerado o principal recurso da atualidade para aplicações em alta tecnologia.

A UCS iniciou a produção de grafeno em pequena escala, para utilização nas pesquisas com o material desenvolvidas na instituição, nas áreas de nanotecnologia, medicina regenerativa, revestimentos avançados, tecidos inteligentes e segurança militar. A partir do domínio das técnicas produtivas, é intenção da Universidade, por meio do Parque de Ciência, Tecnologia e Inovação – TecnoUCS, ampliar a produção ao nível industrial para desenvolver soluções avançadas para as necessidades das empresas locais, modernizando e estendendo a matriz econômica regional.

“Caxias pode fazer parte de um seleto grupo de cidades do mundo que investe em tecnologia de ponta. Estamos na fronteira do conhecimento na área de estudos sobre o grafeno, o que significa uma possibilidade de evolução que pode representar uma nova evolução industrial em nível mundial”, defendeu Gimenez. Para essa potencialidade se efetivar, o caminho é o da atuação conjunta entre Universidade, setor empresarial e poder público.

“Somos todos parte do ecossistema de empreendedorismo e inovação da região. Precisamos de parceria para elevar a escala de produção e gerar aplicações que possam levar a novas oportunidades e desenvolvimento de materiais”, complementou. Em paralelo com a instalação de uma unidade fabril a Universidade projeta a criação de um Centro de Pesquisa e Inovação que reúna empresas e entes públicos.

Acordos com empresas – A transformação dos resultados das pesquisas da UCS sobre o grafeno em soluções para o mercado já conta com termos de cooperação técnico-científica firmados pela instituição com as empresas Marcopolo e 2D Materials (com sede em Singapura, que detém expertise na produção do material) com o objetivo de permitir a contratação e o desenvolvimento de pesquisas, projetos e serviços técnicos e tecnológicos em materiais avançados, especialmente o grafeno. O acordo tem validade de cinco anos. Além do convênio com as empresas, a UCS também conta com um acordo de cooperação com a Universidade Mackenzie, de São Paulo, para capacitação de pessoas e projetos de pesquisa avançada sobre o grafeno.

De acordo com pró-reitor, a parceria com a 2D Materials, que é ligada à Universidade de Singapura, permite a projeção de uma planta industrial com capacidade de produção de 200 kg a 500 kg por ano. “O Brasil possui as maiores reservas de grafite do planeta, assim, temos a oportunidade de ingressar com força em um mercado cuja perspectiva é de movimentar de 150 milhões a 250 milhões de euros no mundo nos próximos cinco anos”, reforçou Gimenez. O custo médio de comercialização do material no mercado internacional tem ficado em torno de 100 dólares o grama.

As pesquisas na UCS sobre o uso do grafeno

Atualmente, a UCS conta com pesquisas na utilização do grafeno nas áreas de:

Medicina regenerativa – O pesquisador Otávio Bianchi, dos programas de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais e em Ciências da Saúde, estuda aplicações futuras do material nessas áreas. Entre as perspectivas está a criação de hidrogéis híbridos de poliuretano com grafeno, capazes de modular ambientes químicos para o crescimento celular. Isso abriria condição de uso na medicina regenerativa, contribuindo até mesmo com a recomposição de tecidos do corpo humano.

Nanotecnologia – O coordenador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos e Tecnologias da UCS, Ademir José Zattera, e o professor e pesquisador em Energias Renováveis e Nanotecnologia do campus da UCS em Bento Gonçalves, Tiago Cassol Severo, doutorando em Microeletrônica realizam estudos utilizando nanoplaquetas de óxido de grafeno visando ao aumento da velocidade de carregamento e da capacidade de carga de dispositivos de armazenamento elétrico (baterias e supercapacitores), viabilizando maior durabilidade de uso de eletroportáteis. Cassol, com os professores Cesar Aguzzoli e Matheus Poletto, também conduz um trabalho de deposição de nanopartículas metálicas sobre grafeno e óxido de grafeno para a produção de dielétricos voltados a baterias e supercapacitores.

Revestimentos avançados – Zattera, desde 2005, e o professor e pesquisador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos e Tecnologias Diego Piazza também efetuam pesquisas com nanoestruturas de carbono aplicadas em polímeros, em especial na área de revestimentos orgânicos (como determinadas tintas). Com a introdução do grafeno, os estudos mostram o aumento de qualidade, eficiência e resistência dos revestimentos, com alta condutividade elétrica e térmica. As aplicações vão desde películas para telas touchscreen e células solares, tintas inteligentes e produtos para a absorção de óleos (que é triplicada com a adição do material).
Tecidos inteligentes e segurança militar – Outro estudo coordenado por Zattera envolve a aplicação do grafeno em aerogéis. A ideia é desenvolver tecidos inteligentes, para a produção de dispositivos com elevada resistência ao calor. Por fim, a UCS também executa, em conjunto com o Exército brasileiro, pesquisas para a utilização de grafeno em coletes, visando à redução do peso e ao aumento da resistência a impacto dos equipamentos militares.

CARACTERÍSTICAS E PROPRIEDADES

– O grafeno é uma das formas alotrópicas do carbono, assim como o diamante, o carvão e o grafite, do qual é oriundo, resultado da reordenação hexagonal dos átomos. Foi isolado pela primeira vez em 2004, na Inglaterra, pelos cientistas Andre K. Geim e Konstantin S. Novoselov, em uma pesquisa que ganhou o Prêmio Nobel de Física.

– Caracteriza-se por ser um material de elevada transparência, leve, maleável, resistente ao impacto e à flexão, ótimo condutor térmico e elétrico, entre outras propriedades.

– É o material mais leve e forte do mundo (200 vezes mais resistente do que o aço), superando até mesmo o diamante. Uma folha de grafeno de 1 metro quadrado pesa 0,0077 gramas e é capaz de suportar até 4 kg.

– O grafeno também é o material mais fino que existe (da espessura de um átomo, ou 1 milhão de vezes menor que um fio de cabelo). Um milímetro de grafite possui três milhões de camadas de grafeno.

– Possui, ainda, elevadíssima condutividade elétrica, uma vez que os elétrons se movem através do grafeno praticamente sem nenhuma resistência e aparentemente sem massa.

– Por ser uma tecnologia disruptiva, o grafeno tende a competir com tecnologias existentes e substituir materiais com décadas de uso. Seu uso permitirá desenvolver novos materiais, com alta resistência mecânica, capacidade de transmissão de dados e economia de energia.

– Como material de alta engenharia, destaca-se o emprego em nanotecnologia, na produção de telas e displays LCD e touchscreens de televisores, computadores e celulares, mais resistentes e flexíveis; componentes eletrônicos com altíssima capacidade de armazenamento e processamento de dados; e baterias de recarga instantânea, entre outras aplicações.

Foto: Claudia Velho
Fonte: UCS