O grafeno reage ao calor sofrendo várias transformações e reacções, principalmente na sua síntese e na modificação das suas propriedades. O calor é crucial na produção de grafeno através de processos como a pirólise e a deposição química de vapor (CVD), e também afecta a integridade estrutural e as propriedades do grafeno.
Síntese do grafeno através do calor
O grafeno é normalmente sintetizado através de pirólise, que envolve a decomposição de materiais à base de carbono a altas temperaturas, muitas vezes superiores a 1000°C. Este processo requer substratos de catalisadores metálicos para baixar a temperatura da reação e facilitar a decomposição dos precursores de carbono em espécies de carbono que formam o grafeno. O processo CVD também envolve aquecimento para decompor os precursores de carbono numa superfície de catalisador, que depois formam camadas de grafeno. A utilização de catalisadores ajuda a reduzir as barreiras energéticas destas reacções, tornando-as mais fáceis de gerir e controlar.Efeito do calor na estrutura e propriedades do grafeno
O calor desempenha um papel importante na modificação da estrutura e das propriedades do grafeno. Por exemplo, a grafite, o material de base do grafeno, é sensível ao oxigénio e pode oxidar-se quando exposta ao ar a temperaturas elevadas, a partir de cerca de 500°C. Esta oxidação pode levar a uma perda de massa e de integridade estrutural ao longo do tempo. Num ambiente controlado, a grafite pode suportar temperaturas extremamente elevadas, até 2450°C a baixas pressões, o que é essencial para a sua utilização em aplicações de alta temperatura.O tratamento térmico é também utilizado para melhorar a qualidade do grafeno, reorganizando os átomos de carbono em estruturas mais ordenadas. Este processo, conhecido como grafitização, envolve o aquecimento de materiais de carbono a temperaturas muito elevadas (até 3000°C) numa atmosfera inerte. Este tratamento ajuda a alinhar as camadas de grafeno e a reduzir os defeitos, conduzindo a propriedades melhoradas, como a condutividade eléctrica e a resistência mecânica.
Desafios e considerações sobre o aquecimento do grafeno
