Camada atômica amorfa de carbono é 8 vezes mais resistente que grafeno

Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 21/02/2025

Um grafeno que n?o se rasga

Voc? deve estar cansado de ouvir falar que o grafeno est? entre os materiais mais fortes da Terra, mas ele n?o ? ? prova de trincas e rachaduras, que se propagam rapidamente atrav?s dele, tornando-o propenso a fraturas repentinas.

Mas Bongki Shin e colegas da Universidade de Cingapura sintetizaram um primo pr?ximo do grafeno e agora comprovaram que ele ? simultaneamente forte e resistente a rasgos - muito mais resistente que o grafeno.

Batizado de carbono amorfo monocamada (CAM) - ou monocamada de carbono amorfa, voc? escolhe - o novo material ? oito vezes mais resistente ?s trincas e fraturas do que o grafeno.

Assim como o grafeno, o CAM tamb?m ? um material 2D, ou seja, ele tem a espessura de um ?nico ?tomo. Mas, diferentemente do grafeno, no qual os ?tomos s?o dispostos em uma rede hexagonal ordenada - ou cristalina -, o CAM ? um material comp?sito, que incorpora regi?es cristalinas e regi?es amorfas, ou seja, regi?es nas quais os ?tomos n?o se distribuem de modo previs?vel e repetitivo.

E ? essa estrutura composta que d? ao CAM sua tenacidade, indicando que os cientistas dos materiais poder?o adotar uma abordagem de design composto para tornar outros materiais 2D menos quebradi?os e menos delicados.

"Este design exclusivo evita que rachaduras se propaguem facilmente, permitindo que o material absorva mais energia antes de quebrar," disse Shin.

Carbono amorfo monocamada

Os materiais 2D - ou monoat?micos, ou monocamadas - t?m brilhado nos laborat?rios, onde permitiram inova??es transformadoras em v?rios campos, desde eletr?nicos mais r?pidos e eficientes at? o armazenamento de energia de alta capacidade, sensores avan?ados e tecnologias vest?veis.

Mas as aplica??es no mundo real continuam na agenda devido sobretudo ? sua fragilidade, o que torna dif?cil fabric?-los em primeiro lugar. Assim, um modo de contornar sua fragilidade ? algo promissor para colocar as propriedades extraordin?rias desses materiais em uso fora dos laborat?rios.

Para tornar os nanomateriais 2D mais resistentes - o termo t?cnico mais adequado neste caso ? aumentar sua tenacidade - pode-se adicionar nanoestruturas de refor?o aos filmes finos, um m?todo descrito como "resist?ncia extr?nseca", ou introduzir modifica??es dentro do plano do material, ou "resist?ncia intr?nseca".

A estrutura no plano do CAM ofereceu um estudo de caso ideal para testar a tenacidade ? fratura de nanocomp?sitos com regi?es ordenadas (cristalinas) incorporadas dentro de uma matriz desordenada (amorfa). Observa??es sob o microsc?pio eletr?nico e simula??es computadorizadas comprovaram a tenacidade extraordin?ria do carbono amorfo monocamada.

"Isso n?o tinha sido feito antes porque criar e gerar imagens de um material ultrafino e desordenado na escala at?mica ? extremamente desafiador," disse o professor Yimo Han. "No entanto, gra?as aos avan?os recentes na s?ntese de nanomateriais e imagens de alta resolu??o, fomos capazes de descobrir uma nova abordagem para tornar materiais 2D mais resistentes sem adicionar camadas extras."

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