Grafeno dispara uma nova corrida do ouro

Fino, leve e 200 vezes mais forte que o aço, novo material atrai o interesse de cientistas e empresas

Uma substância 200 vezes mais forte que o aço, porém da espessura de um átomo, está provocando uma "corrida do ouro" científica no mundo todo, fazendo empresas e universidades saírem em disparada para compreender, patentear e lucrar com esse "primo" do grafite comum de lapiseira, porém mais fininho e fascinante.
O material é o grafeno. Para demonstrar seu potencial, recentemente Andrea Ferrari pegou uma fina folha de plástico transparente, dobrou-a e pressionou teclas invisíveis, fazendo soar notas musicais num tom metálico. O teclado, fabricado no laboratório de Ferrari, na Universidade de Cambridge, tinha circuitos impressos de grafeno, que é tão maleável que os cientistas preveem que vai realizar o sonho de produzir telefones flexíveis e jornais eletrônicos que podem ser dobrados e caber no bolso.

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Daniella Zalcman para o The Wall Street Journal

É o material mais fino que se conhece, mas é extremamente forte, leve e flexível. Tem uma capacidade excepcional de conduzir eletricidade e calor e de absorver e emitir luz.
Os cientistas isolaram o grafeno há apenas uma década, mas algumas empresas já estão elaborando produtos com ele. Este ano, a Head NV lançou uma raquete de tênis infundida com grafeno. A Apple Inc., a Saab AB e a Lockheed Martin Corp. já pediram ou receberam patentes para usá-lo. "O grafeno é um tipo de material, como o aço, plástico ou silício, que pode realmente transformar a sociedade", diz Ferrari, que chefia um grupo de cerca de 40 pesquisadores de grafeno na Universidade de Cambridge.
Mas o grafeno também enfrenta desafios. É ainda muito caro para o mercado de massa, não serve para uso em alguns circuitos de chips de computador e os cientistas ainda procuram maneiras melhores de transformá-lo numa forma utilizável.
"A tecnologia do grafeno é complicada", diz Quentin Tannock, presidente da Cambridge Intellectual Property, empresa de pesquisas do Reino Unido. "A disputa para encontrar valor [no grafeno] é mais uma maratona do que uma corrida de velocidade", diz.
O interesse pelo grafeno explodiu em 2010, quando dois pesquisadores ganharam o Prêmio Nobel por conseguir isolá-lo. Cientistas acadêmicos e de empresas estão agora correndo para patentear uma ampla variedade de possíveis utilizações.
A Apple pediu uma patente para "dissipadores de calor" de grafeno para dispositivos móveis. A Saab pediu uma patente para circuitos de aquecimento de grafeno para degelar as asas dos aviões. A Lockheed Martin conseguiu uma patente para uma membrana de grafeno que filtra o sal da água do mar por meio de poros microscópicos.
Outras empresas já pediram patentes para utilização de grafeno em chips de computador, baterias, telas de toque flexíveis, revestimentos antiferrugem, pneus e dispositivos para sequenciamento de DNA. Um grupo de cientistas da Grã-Bretanha usou uma membrana de grafeno para destilar vodca.
Em maio, havia 9.218 pedidos para patentes de grafeno publicados e apresentados, cumulativamente, no mundo — uma alta de 19% ante o ano anterior, segundo a Cambridge Intellectual. Nos últimos cinco anos, segundo a entidade, o número acumulado de pedidos de patentes para grafeno mais que quintuplicou.
A maior esperança para o grafeno no curto prazo está na eletrônica de alta velocidade e em circuitos flexíveis como o do teclado de Ferrari, devido à demanda esperada para uso em telas eletrônicas flexíveis. Empresas como a sul-coreana Samsung Electronics Co. e a finlandesa Nokia Corp. pediram patentes para diversas utilizações do grafeno em dispositivos móveis.
Uma das áreas mais promissoras é a tinta de grafeno, usada para fabricar circuitos impressos, que algumas empresas já começaram a vender. A BASF SE está experimentando a tinta de grafeno para imprimir circuitos flexíveis dentro de estofamentos, capazes de aquecer o assento dos carros — tecnologia que, segundo a empresa, pode chegar ao mercado em poucos anos.
O grafeno tem, de fato, apenas duas dimensões, numa estrutura microscópica que parece um arame. Num estudo publicado há cinco anos, pesquisadores da Universidade de Columbia concluíram que era o material mais forte já medido. Eles calcularam que seria preciso um elefante equilibrado em cima de um lápis para perfurar uma folha de grafeno da espessura do filme plástico usado para embalar alimentos.
Os circuitos de grafeno prometem ser, futuramente, mais baratos do que outros materiais condutores como o cobre e a prata, pois pode ser feito a partir do grafite — um material abundante, que se vê nos lápis comuns — e também pode ser criado pela combinação de certos gases e metais ou sintetizado a partir de materiais sólidos de carbono.
Alguns fornecedores dos Estados Unidos estão vendendo uma camada de grafeno sobre uma película de cobre de 2,5 centímetros quadrados por US$ 60. "O preço precisa ficar em torno de US$ 1 para cada polegada quadrada para aplicações sofisticadas de eletrônica, como transistores rápidos, e menos de US$ 0,10 para cada polegada quadrada para telas de toque", estima Kenneth Teo, diretor da divisão de Cambridge da alemã Aixtron SE, que fabrica máquinas para produzir grafeno.
O material tem outra desvantagem significativa: não pode ser transformado facilmente em um interruptor. A International Business Machines Corp. ficou inicialmente otimista quanto ao uso do grafeno em chips de computador, mas descobriu que nesse material os elétrons se movem rápido demais para serem desligados com facilidade, dificultando transformar a corrente elétrica nos "uns" e "zeros" do código digital.
Laboratórios ao redor do mundo estão tentando resolver o problema. Mas, por enquanto, "não vemos o grafeno substituindo o silício nos microprocessadores", diz Supratik Guha, diretor de ciências físicas na divisão de pesquisa da IBM, acrescentando que continua a ser um grande defensor do material. A IBM já pediu várias patentes de grafeno.
O grafeno pode ter o mesmo destino de outros materiais muito alardeados que não conseguiram atender às expectativas. A descoberta de supercondutores de alta temperatura valeu um o Prêmio Nobel em 1987 e levou a uma enxurrada de patentes e previsões de novas tecnologias. O mundo continua à espera.
Mesmo assim, ainda há muito entusiasmo científico. Em 2012, cientistas publicaram 45% mais trabalhos sobre o grafeno do que em 2011, segundo a Thomson Reuters Web of Science, um índice de revistas científicas. A corrida é global: até maio, foram as entidades chinesas que pediram, cumulativamente, o maior número de patentes para aplicações, seguidas pelas americanas e sul-coreanas, segundo a Cambridge Intellectual. A Samsung apresentou a maioria dos pedidos, seguida pela IBM.
Algumas patentes já encontraram o caminho para produtos que já estão no mercado. A Vorbeck Materials Corp., dos EUA, fabrica uma tinta de grafeno que, segundo a empresa, está sendo usada para imprimir circuitos em embalagens antifurto em algumas lojas americanas.