Um campo de futebol em uma colher: conheça o carbono inédito

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Pesquisadores da Universidade de Cornell, nos Estados Unidos, criaram um material com uma área de superfície recorde. Trata-se de um carbono nanoporoso que pode absorver cerca de duas vezes a quantidade de CO₂ que os materiais atuais de carvão ativado.

Os cientistas usaram uma reação química inspirada na ignição de combustível de foguete para o projeto, que busca otimizar seu desempenho na absorção de poluentes e armazenamento de energia elétrica.

O estudo teve colaboração do Centro Nacional de Pesquisa Científica, Demokritos, na Grécia, e foi publicado no periódico ACS Nano.

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Uma criação recorde

A área de superfície do carbono foi elevada para um número sem precedentes de 4.800 metros quadrados por grama, o equivalente ao tamanho de um campo de futebol compactado em uma colher de chá de material.

“Ter mais superfície por massa é muito importante, mas você pode chegar a um ponto em que não há mais material. É apenas ar”, disse o autor da pesquisa, Emmanuel Giannelis. “Então o desafio é quanto dessa porosidade você pode introduzir e ainda ter estrutura deixada para trás, junto com rendimento suficiente para fazer algo prático com ela.”

Giannelis convidou o pesquisador de pós-doutorado Nikolaos Chalmpes para integrar a pesquisa usando reações hipergólicas, que ocorrem espontaneamente quando certos produtos químicos se misturam e liberam uma explosão rápida e intensa de energia.

A técnica provocou uma alta concentração de anéis moleculares reativos compostos de cinco átomos de carbono, e não os anéis típicos de seis membros encontrados na maioria das estruturas de carbono, segundo o comunicado da universidade. A inclusão do hidróxido de potássio favoreceu a criação de uma rede de poros microscópicos.

Os pesquisadores demonstraram que o material pode alcançar uma densidade volumétrica de energia de 60 watts-hora por litro, quatro vezes maior que os carvões ativados disponíveis comercialmente.

“Esta abordagem oferece uma estratégia alternativa para projetar e sintetizar materiais à base de carbono adequados para sorventes, suportes de catalisadores e materiais ativos para supercapacitores, particularmente em aplicações que exigem eficiência de espaço”, conclui Chalmpes.