Pesquisadores da Kansas State University, nos Estados Unidos, estão fabricando nanotintas à base de grafeno que poderão ser usadas na manufatura de microssupercapacitores na forma de eletrônicos flexíveis e que podem ser impressos.
O estudo chama atenção, em particular, porque além de apresentarem a maleabilidade bastante característica do grafeno, os microssupercapacitores criados pelos cientistas também seriam ecologicamente sustentáveis, segundo os especialistas por trás do experimento.
“Nosso método patenteado é simples e requer [o uso de] pouquíssima energia, portanto, é ecologicamente sustentável, não requer produtos químicos tóxicos e foi ampliado para produzir grafeno barato e de alta qualidade”, afirma Suprem Das, professor assistente de engenharia de sistemas industriais e de manufatura da instituição e um dos líderes do estudo, ao lado de outro pesquisador, o professor distinto de física, Christopher Sorensen.
De acordo com Das, seria possível fabricar os componentes de forma altamente escalável e livre de produtos químicos tanto no processo de produção do grafeno quanto no processo de fabricação da nanotinta de grafeno.
Superbaterias
Os supercapacitores estão, há algum tempo, sendo estudados como uma possibilidade para substituir baterias, porque eles podem ser carregados rapidamente – literalmente em segundos.
A proposta de Das e Sorensen é impulsionar ainda mais essa característica, fabricando microssupercapacitores que poderão ser usados na integração de circuitos eletrônicos em escala microscópica.
O método utilizado por Das para confecção dos circuitos com as nanotintas é conhecido como “fabricação aditiva”, ou “manufatura aditiva”, que é quando há a criação de objetos sólidos tridimensionais a partir de modelos digitais.
Em resumo, é o processo de sobrepor materiais, uma camada por cima de outra, com intuito de formar um determinado objeto – como acontece nas impressões 3D.
“A manufatura aditiva é fascinante, econômica e tem considerações de design versáteis”, disse Das.
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Os microsupercapacitores desenvolvidos pela equipe foram testados para 10 mil ciclos de carga e descarga, um número que eles consideram bastante eficiente para avaliar a confiabilidade dos dispositivos.
A equipe também estuda a versatilidade dos microssupercapacitores, imprimindo o material em superfícies flexíveis. Para isso, eles usaram substratos de plástico poli-imida de 20 micrômetros.
Esse material possui alta confiabilidade especialmente por conta de sua característica de aguentar altas temperaturas, sua alta resistência mecânica e resistência bastante elevada com relação a desgaste sob uso contínuo.
“Quando você pensa nos melhores materiais e deseja fazer os melhores dispositivos, não é algo simples e direto”, disse Das. “É preciso, então, entender a física e a química subjacentes envolvidas nesses dispositivos.”
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