Por que escolher a fibra de vidro e o grafeno para se unirem na nova geração do super material moneno fibra de vidro?
Ele pode suportar o calor intenso dos motores dos aviões, aquecer rapidamente os assentos do metrô em climas frios e até aumentar a eficiência da secagem industrial em aproximadamente 30%. É o "rei dos novos materiais", o grafeno, resultado de sua integração-intersetorial com a fibra de vidro: o supermaterial da próxima-geração, o "mono-fibra de vidro."
O que é mono-fibra de vidro? Vamos começar com carbono. Dos 118 elementos da tabela periódica, o carbono é o “mestre” indiscutível. Ele forma a espinha dorsal da vida na Terra e pode ser reconstruído por meio de ligações químicas únicas, transformando-se em diamante, grafite e até mesmo grafeno com espessura de-átomo-único.
Se o grafite for comparado a um livro grosso, o grafeno é uma página fina dentro dele. Com apenas 0,334 nanômetros de espessura, equivalente a 1/200.000 do diâmetro de um fio de cabelo humano, ele possui uma “energia” surpreendente. Sua resistência à tração é 200 vezes maior que a do aço, sua condutividade térmica é 13 vezes maior que a do cobre puro, sua mobilidade eletrônica é mais de 100 vezes maior que a do silício e sua transmitância de luz chega a 97,7%. Essas qualidades de ser “fino como a asa de uma cigarra, mais forte que o aço” fizeram do grafeno uma estrela no mundo dos materiais.
A descoberta do grafeno em si é uma história científica lendária. Os cientistas teoricamente previram sua existência em 1947, mas não foram capazes de produzi-lo devido à instabilidade termodinâmica dos materiais bidimensionais. Em 2004, os cientistas isolaram acidentalmente uma única camada de grafeno, descascando e colando repetidamente folhas de grafite com fita adesiva. Este método simples rendeu-lhes o Prêmio Nobel de Física de 2010. Na China, a equipe do acadêmico Liu Zhongfan alcançou uma inovação inesperada, aprimorando ainda mais as capacidades dos supermateriais. Um estudante acidentalmente colocou vidro em um forno de laboratório e inesperadamente “cultivou” grafeno na superfície isolante do vidro. Esta descoberta permitiu que o grafeno crescesse apenas em substratos metálicos, estabelecendo uma base fundamental para a subsequente integração de materiais.
Por que escolherfibra de vidroe grafeno para esta colaboração? A resposta está nas propriedades da fibra de vidro. Feito de matérias-primas de vidro derretidas e trefiladas em altas temperaturas, esse material inorgânico, não{1}}metálico, cada fibra com apenas 7 mícrons de espessura e mais fina que um fio de cabelo humano, combina as vantagens de leveza, flexibilidade e resistência a altas-temperaturas. A equipe de pesquisa foi atraída por suas capacidades de “esqueleto”. Usando deposição química de vapor, eles revestiram ofibra de vidrocom uma "pele" de grafeno. Essa “pele” não apenas envolve a fibra com segurança e resiste à remoção, mas também lhe confere os “superpoderes” de condutividade elétrica e térmica e blindagem eletromagnética.
Hoje, a primeira moeda-com um metro de largura do mundofibra de vidroO sistema de produção atingiu uma capacidade de produção anual de 20.000 metros quadrados, trazendo-pesquisas de ponta do laboratório para a linha de produção industrial. Essa inovação de “rigidez e flexibilidade” está exercendo um poder-de mudança mundial em vários campos. Na aviação, o descongelamento-de asas tradicional depende de fios de resistência volumosos, que consomem muita energia e afetam a eficiência do voo. No entanto, a fibra de vidro moneno, com uma taxa de conversão elétrica-em{9}}calor superior a 90%, gera calor superficial e derrete o gelo em segundos. A simples fixação na borda frontal da asa garante a segurança do vôo.
No setor de energia eólica, um parque eólico de Hunan foi pioneiro nesta tecnologia, incorporando fibra de vidro moneno nas pás. Como um cobertor elétrico inteligente, essa tecnologia aquece o ar uniformemente, resolvendo a curta vida útil e a natureza propensa a raios-do degelo mecânico e de ar quente-. Esta tecnologia prolonga a vida útil das turbinas e melhora a eficiência económica dos parques eólicos. No setor público, alguns assentos na linha Yizhuang do metrô de Pequim incorporam uma camada de aquecimento de fibra de vidro moneno, elevando a temperatura a 40 graus em 10-30 segundos. Ele também emite "luz da vida" no infravermelho distante na faixa de comprimento de onda de 4 a 15 mícrons, um comprimento de onda crucial para plantas e animais. Essa tecnologia reúne calor e saúde.
Quando-a tecnologia de ponta abandona sua fachada indiferente e entra na vida cotidiana, a "possibilidade" da ciência se torna o "acontecimento" que muda o mundo.
O “superpoder” do grafeno encontra a “resistência” da fibra de vidro. Isto não só remodela os limites do desempenho material, mas também demonstra a ousadia da investigação científica chinesa. Este futuro tecido a partir do grafeno e do vidro convida mais pessoas a embarcar no vasto mar da ciência.
