O grafeno se origina a partir da grafita, que é um minério encontrado na natureza em minas ou em céu aberto, levando alguns países que o possuem a uma grande vantagem e neste ponto o Brasil está entre os mais favorecidos. As técnicas de conversão da grafita para grafeno são diversas e a maioria protegida por patentes. Pesquisadores a nível mundial estão empenhados a conhecer em profundidade suas várias propriedades e possíveis aplicações.

Para atender este mercado de um material que pode mudar o mundo o Grupo Aprenda está lançando a revista Grafeno. Inicialmente prevista para ser publicada em 3 edições anuais, deve ter ainda este ano sua edição de estreia. Conta como editor chefe Prof Dr Marco Colosio e Sub Editor Prof Dr Leandro Berti. Dois reconhecidos estudiosos e entusiastas deste material.

Inscreva-se por e-mail a contato@revistagrafeno.com.br para receber as edições, em formato digital ou impressa, quando ocorrer evento em que se faça necessária sua distribuição física. E se você for acadêmico ou técnico da área e tiver artigos para publicar, encaminhe a nós para verificarmos a possibilidade de publicá-lo. E se você for fornecedor de equipamentos, periféricos, componentes e/ou serviços, participe.

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De acordo com Luciano Resner, diretor de Engenharia da Marcopolo, o programa está em fase de estudos de engenharia e o plano é concluir o desenvolvimento e iniciar testes até o final deste ano. “Firmamos, no ano passado, uma parceria com a UCS, Universidade de Caxias do Sul, para o desenvolvimento do material e produção local em escala industrial. Iniciamos os estudos de caracterização, uma das principais etapas, pois permitirá determinar qual a quantidade ideal de grafeno na composição do material que relaciona diretamente com a resistência mecânica desejada para cada subsistema do nosso produto. São testes de ensaios químicos, térmicos e mecânicos, além de testes acelerado de durabilidade em dispositivos que garantem a durabilidade e confiabilidade do produto, representando as condições de utilização de nossos clientes”, analisa Resner.

Segundo ele, a companhia vem realizando estudos e pesquisas com o grafeno, também associado ao aço e a diferentes polímeros que poderão resultar em grande ganho de peso. “Nossos trabalhos mostram que a liga com grafeno e aço proporciona redução de peso e melhoria das características mecânicas. Estamos desenvolvendo a sua aplicação na pintura, com a adição do grafeno em tintas para reduzir camadas, diminuindo custos e melhorando as características contra a corrosão”, destaca o executivo.

Entre os desenvolvimentos mais avançados, a Marcopolo está trabalhando também em peças poliméricas, avaliando a substituição de componentes metálicas por polímeros com a adição do grafeno. como suportes, em materiais de acabamento, como a estrutura do porta-pacotes e descansa-pernas, e em alguns componentes estruturais, como poltronas. “Deveremos iniciar testes no campo de provas ainda no segundo semestre deste ano, para apresentar novidades no mercado em 2021”, conclui Resner.

Leveza e resistência superiores

Um dos grandes desafios da indústria automobilística mundial está na contínua redução de peso e elevação da resistência dos componentes e dos veículos como um todo. O outro é a redução no uso de combustíveis fósseis e nas emissões. Com a crescente adoção da tecnologia de motorização elétrica e elevado peso das baterias, os fabricantes têm como meta desenvolver veículos mais leves e, ao mesmo tempo, robustos.

O grafeno é o material mais leve e forte do mundo, sendo 200 vezes mais resistente do que o aço e superando até o diamante. Também é o material mais fino que existe, com espessura de um átomo, ou 1 milhão de vezes menor que um fio de cabelo. Maleável, resistente ao impacto e à flexão, é excelente condutor térmico e elétrico.

Isolado pela primeira vez em 2004, na Inglaterra, pelos cientistas Andre Geim e Konstantin Novoselov, em pesquisa que ganhou o Prêmio Nobel de Física em 2010, uma folha de grafeno de 1 metro quadrado pesa 0,0077 gramas e é capaz de suportar cargas de até quatro quilos.

Foto – crédito: Julio Soares (divulgação)

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Siderúrgica sueca é a primeira no mundo aquecer aço usando hidrogênio

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Material mais leve e resistente que existe, com elevada condutividade térmica e elétrica, o grafeno é um dos maiores recursos da atualidade para aplicações em alta tecnologia, podendo ser utilizado em inúmeros produtos presentes no cotidiano das pessoas, gerando soluções inovadoras e competitivas para diversos segmentos da indústria.

Resultante de 15 anos de pesquisas da Universidade de Caxias do Sul na área e com capacidade de produção de até 500 kg/ano, iniciativa visa à prestação de serviços tecnológicos por meio do fornecimento de grafeno de alta qualidade, investindo em
setores portadores de futuro.

Obtido a partir da reordenação de moléculas do carbono, material é o mais leve e resistente que existe, com elevada condutividade térmica e elétrica, sendo considerado um dos principais recursos da atualidade para aplicações em alta tecnologia.

Material mais leve e resistente que existe, com elevada condutividade térmica e elétrica, o grafeno é considerado no meio científico um dos maiores recursos da atualidade para aplicações em alta tecnologia, com potencial de incrementar inúmeros produtos presentes no cotidiano de milhões de pessoas. O projeto permite a ampliação da produtividade a até 5.000 kg/ano, habilitando o UCSGRAPHENE a prestar serviços para os mercados nacional e internacional em setores portadores de futuro.

Universidade mais inovadora do Brasil entre as comunitárias e privadas (Ranking Universitário Folha 2018 e 2019), inserida na lista das melhores universidades do mundo (Ranking Times Higher Education 2020) e no grupo com melhor resultado (conceito 4/muito bom) no Índice Geral de Cursos do Ministério da Educação, a UCS foi uma das instituições precursoras na pesquisa de nanomateriais no Brasil, conquistando expertise na área no meio científico nacional.

Pioneirismo em Pesquisa & Inovação iniciadas apenas um ano após o isolamento do grafeno (ocorrido em 2004 em um estudo
realizado na Inglaterra, que mais tarde ganharia o Prêmio Nobel de Física), a UCS contabiliza, portanto, 15 anos de dedicação ao desenvolvimento de aplicações para nanomateriais e de diferentes rotas produtivas do grafeno. A expertise adquirida no processo garante a qualidade do produto final e posiciona o UCSGraphene na vanguarda do desenvolvimento, a serviço de empresas voltadas à modernização de seus produtos e processos.

Ao mesmo tempo, o início da operação da planta produtiva do UCSGraphene, com 775 m² e instalada no campus-sede da Universidade, constitui-se na culminância de uma  trajetória consistente – percorrida por professores e pesquisadores conectados ao Parque de Ciência, Tecnologia e Inovação (TecnoUCS) – de colaboração à ciência e de busca de soluções tecnológicas e inovadoras, com foco no desenvolvimento econômico, social e humano.

Como atua Ucsgraphene

– Pesquisa: as pesquisas do Parque de Ciência, Tecnologia e Inovação da Universidade
de Caxias do Sul – TecnoUCS trabalham com aplicações de grafeno nas áreas de:
– Revestimentos avançados
– Materiais inteligentes
– Equipamentos de segurança
– Medicina regenerativa
– Nanotecnologia
– Metais
– Compósitos
– Polímeros
– Cerâmicas
– Produção: capacidade instalada de produção de até 500 kg/ano e de ampliação para 5 mil kg/ano, estando apto a atender aos mercados nacional e internacional com grafeno de alta qualidade.
– Aplicação: desenvolvimento de projetos inovadores e transferência de tecnologia em diferentes áreas do conhecimento, desenvolvendo produtos novos ou aprimorando os existentes a partir da incorporação de grafeno, nanomateriais ou outros materiais.
– Caracterização: ampla estrutura de caracterização voltada a análises internas e externas de grafeno e seus derivados, nanomateriais e demais materiais.

Foto-Créditos: Claudia Velho e Roger Clots.

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Rebitagem da Fuselagem da Aeronave

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Caros leitores, devo dedicar esta coluna ao assunto grafeno, que parecia algo para um futuro muito distante e muito além de nossas prioridades, mas já de início relato que estamos muito desatualizados e desinformados; a grande maioria das empresas e especialistas não tem uma noção razoável de quanto este tema é importante e está próximo da nossa realidade.

O setor automotivo é carente em aplicação de materiais de alto desempenho, como a fibra de carbono, Kevlar®, titânio e alguns outros que passam longe de qualquer discussão, mas no caso do grafeno a história está mudando. O grafeno parece ser um remédio para tudo; como ironiza um grande amigo, “está com dor de cabeça, toma Grafeno”.

Os materiais compósitos podem se beneficiar fortemente do grafeno como carga em suas aplicações, com propriedades dezenas de vezes superiores nas peças tradicionais e boa viabilidade técnica no processamento, diferentemente dos primeiros materiais da nanotecnologia, como por exemplo, as nano argilas.

O Grafeno:

Desde que o grafeno foi descoberto, multiplicaram-se aplicações e muitas delas convergem para os nossos interesses automobilísticos e é neste ponto que devo dedicar esta discussão [1]. Os veículos eletrificados carecem de materiais mais leves e o grafeno tem inúmeras aplicações nos compósitos e materiais injetados, por outro lado, a alta condutividade elétrica do reticulado de carbono abre um enorme espaço para baterias, capacitores e materiais para motores elétricos.

Propriedades de vidrificação dão oportunidades para peças transparentes no lugar de vidros e policarbonatos, as quais já têm sido estudadas para telas de equipamentos eletrônicos, imunes ao risco e por fim, a sua classificação como um nano material acrescenta outras propriedades exclusivas para este material, com as de repelente em superfícies pintadas e vidros e a possibilidade de aplicação na micro manufatura aditiva.

A literatura moderna tem mostrado um grande universo de informações que podemos consultar e explorar dentro do campo de aplicação em grafeno [2], mas o importante neste tema e que todos procuram a viabilidade econômica e demanda de fornecimento, por isto estou abordando um tema sensível estrategicamente em nosso meio.

O grafeno se origina a partir da grafita, que é um minério encontrado na natureza em minas ou em céu aberto, levando alguns países a uma tremenda vantagem e neste ponto o Brasil está entre os mais favorecidos, sem contar da importância da pureza da grafita na geração do grafeno, que neste caso, somos os primeiros em qualidade.

Importância:

Estes fatos têm levado as reservas brasileiras a despertarem grande interesse global e ao mesmo tempo a muitas especulações comerciais e ainda, o aparecimento do fator segurança para proteção de furto e grilagem destas terras e minérios.

As técnicas de conversão da grafita para grafeno são diversas e a maioria protegida por patentes e outras ainda mantidas em segredos, mas o que mais impressiona é que algumas técnicas estão levando a produção industrial a valores na ordem de centenas de quilos por mês, fato ainda desconhecido em muitas comunidades.

Para a discussão final deste tema e ainda diria a mais importante para o setor automotivo é o custo, que impressionantemente tem sido reduzido na casa de mil vezes nestes últimos 10 anos e provavelmente tem espaço para melhorias, tornando este material a “menina dos olhos” nas comunidades científicas daqui para frente.

A ignorância existente neste campo é muito presente em nosso meio e causam muitas controvérsias nas informações discutidas acima, algumas sendo frutos do desconhecimento do assunto, outras vezes como proteção dos investimentos e por fim à distância e o desacoplamentos de interesses nacionais públicos com os investidores internacionais privados, sendo este último, outra parte deste assunto que atualmente permeia as discussões comerciais fechadas e as distanciam dos interesses públicos.

Conlusão

De tudo que foi apresentado anteriormente, não há dúvida que este assunto merece muita dedicação e imersão e prevejo que abrirão muitas linhas de pesquisas e desenvolvimento nos mais diversos setores; mas o setor automotivo promete investir muito nisto nos próximos anos, porque o custo benefício está entrando na realidade de nosso mundo.

Também, como uma vantagem brasileira, a rede de laboratórios nacionais é muito grande e bem equipada para os avanços necessários em P&D [3], somados a ocorrência e multiplicação de pequenas e médias empresas investindo pesadamente neste meio dentro do Brasil.

Finalizando este tema, basta um mínimo de conhecimento em grafeno para se encantar com as oportunidades, por isto convido-os para olhar com atenção esta novidade e realidade deste meio. Um abraço e até a próxima coluna da IH.

Assista um vídeo sobre curiosidades:

Referências

[1] https://www.graphene-info.com/

[2] http://www.nanomercosur.org.ar/wp-content/PPT/ANTUNES.pdf

[3] http://www.mctic.gov.br/mctic/opencms/tecnologia/incentivo_desenvolvimento/

sisnano/laboratorios.html

Nome do autor: Marco Colósio

Diretor da Regional São Paulo da SAE BRASIL. Engenheiro Metalurgista e Doutor em Materiais pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares-USP, pós doutorado pela EESC-USP. Professor titular do curso de Engenharia de Materiais da Fundação Santo André e professor da pós graduação em Engenharia Automotiva do Instituto de Tecnologia Mauá. Colaborador e associado da SAE BRASIL com mais de 30 anos de experiência no setor automotivo nos campos de especificações de materiais,análise de falhas, P&D e inovações tecnológicas.

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