Metais transparentes Ciência Nordestina

O futuro requer baterias inteligentes que não precisem mais ir às tomadas

Os grafenos já podem ser considerados como os mais famosos materiais bidimensionais que se conhecem na atualidade. No entanto, existem também os dicalcogenetos de metais de transição (TMDC) como o dissulfeto de molibdênio, cuja propriedade eletrônica passa a depender da espessura do material produzido. Estas estruturas lamelares (como folhas que se empilham) podem ser modificadas por intercalação com outros elementos, sendo também aplicadas como lubrificantes sólidos e em catalisadores.

De modo geral, a busca por dispositivos eletrônicos tem focado em materiais que sejam ótimos condutores elétricos e que permitam a passagem da luz (o que não é uma combinação fácil de se conseguir). Assim, a busca por substratos condutores e transparentes passa a figurar como um importante desafio na área. Em estudo recente desenvolvido na Rice University (e publicado no periódico ACS Nano) é descrito um processo rápido de conversão que não faz uso de solvente algum (apenas uma descarga elétrica que gera um aumento abrupto na temperatura) e que converte dicalcogenetos de semicondutores para materiais metálicos. Para tanto, é feita uma mistura do dicalcogeneto com negro de fumo ou pó de tungstênio (aditivos para melhorar a condutividade) que é colocada em um tubo de cerâmica com dois eletrodos. A circulação de uma corrente (enorme) de 1350 A se dá com o tubo sob condição de vácuo, após o que é gerado o pó metálico.

Segundo os autores, o pulso de excitação (tempo em que o pulso de calor gerado pelo efeito Joule persiste) define as propriedades eletrônicas do material resultante. As vantagens relacionadas a este processo são relativas à escala (muito material pode ser produzido ao mesmo tempo) e também à mínima geração de resíduos (processo realizado sem solventes).

Estas estruturas passam a então a figurar como novos elementos (ou blocos de construção) que podem ser incorporados na nova eletrônica requerida pela internet das coisas e pelas cidades inteligentes:  nela, dispositivos flexíveis, integrados em roupas e que funcionam autonomamente são necessários. Desta forma, menos metais e mais nanotecnologia se faz necessária para integrar sensores e transmissores wifi por todos os cantos, inclusive dentro do corpo.

E com isso, a produção de dispositivos integrados a células e geradores triboelétricos e piezoelétricos é fundamental para que a energia seja coletada de todas as formas possíveis. O futuro requer baterias inteligentes que não precisem mais ir às tomadas. E para isso, novos materiais (como os descritos acima) são fundamentais.

Referência:

Fonte: Weiyin Chen et al, Millisecond Conversion of Metastable 2D Materials by Flash Joule Heating, ACS Nano (2021). DOI: 10.1021/acsnano.0c08460

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Helinando Oliveira é Professor da Universidade Federal do Vale do São Francisco (Univasf) desde 2004 e coordenador do Laboratório de Espectroscopia de Impedância e Materiais Orgânicos (LEIMO).

Helinando Oliveira