Portal CERES - [UDESC]

I Congresso de Iniciação Científica e Pós-Graduação –Florianópolis (SC) –setembro 2010
NOVA GERAÇÃO DE COMPÓSITOS MULTIFUNCIONAIS COM NANOTUBOS
DE CARBONO PARA APLICAÇÕES ESPACIAIS 1
Produção de grafeno por esfoliação supercrítica com CO 2 a partir de grafite natural
Sérgio Henrique Pezzin 2 , Wyllian Ficagna dos Santos 3 , Luiz Antônio Ferreira Coelho 4
Palavras-chave: Grafeno, supercrítico, esfoliação.
Grafeno é uma folha com um átomo de espessura de carbono sp²-hibridizados. Este material é
uma monocamada plana de átomos de carbono bem compactados em um retículo bidimensional, e é
um bloco básico de construção para materiais grafíticos para todas as outras dimensões. Este recente
material é esperado por ter muitas propriedades únicas, tais como alta condutividade térmica, rigidez
mecânica e resistência a fratura, além da excepcional mobilidade elétrica devido ao extraordinário
comportamento de transporte de cargas. As rotas químcas para a produção de grafeno são consideradas
altamente promissoras para uma produção em larga escala. Atualmente, muitas das aproximações
químicas são baseadas na dispersão e esfoliação do óxido de grafeno ou compostos de intercalação de
grafite, que geram uma quantidade significante de oxigênio e outros grupos funcionais, tais como
hidroxila, carboxila, e um número de defeitos que não são restaurados completamente após redução.
Na outra mão, fluidos supercríticos (FsSC) tem recebido uma grande atenção e estão sendo utilizados
como solventes ecológicos para uma série de materiais de síntese, incluindo aplicações em processos
de polimerização, purificação e fracionamento de polimeros, aplicações de revestimento, e formação
de pó. FsSC podem penetrar em muitos materiais como gas devido à baixa viscosidade, tensão
superficial zero, e alta difusividade, e dissolver materiais como liquido. Neste trabalho, um recente
método para produção de grafeno com poucas camadas a partir de grafite natural usando esfoliação
por CO 2 supercrítico foi testado devido à vantagem deste método para obter grafeno de alta pureza
pela simples despressurização, deixando nenhum resíduo de solvente. Portanto, um grama de pó de
grafite natural com 99,98% de pureza (Grafite do Brasil), foi colocado em um reservatório de alta
pressão em um fluido supercrítico de CO 2 a 40°C e 100 bar. Esta condição foi mantida por 3 horas
antes de uma rápida despressurização. O precedimento foi repetido três vezes antes de ser analisado.
As amostras foram analisadas por microscopia eletronica de varredura (SEM) e difração de raios-X
(DRX). O material remanescente dentro do reservatório estava aparentemente muito similar ao
material inicial, com a mesma cor e brilho metálico. A análise do DRX não foi capaz de mostrar
nenhuma diferença entre as amostras, mostrando somente os mesmos picos típicos do grafite. Outro
material, preto e opaco, foi coletado fora do reservatório após a despressurização. A análise de SEM e
DRX indicaram que este material opaco era carbono amorfo, sugerindo que este método pode também
ser usado para separação de grafeno de outras estruturas de carbono.
1 Projeto de Pesquisa - 1240/2008 – CCT-UDESC
2 Orientador, Professor do Departamento de Química, CCT-UDESC – pezzin@joinville.udesc.br
3 Acadêmico(a) do Curso de Engenharia Mecânica, CCT-UDESC, bolsista de iniciação científica PIBIC/CNPq
4 Professor Participante do Departamento de Matemática.