Pesquisadores do Programa de Pós-Graduação em Química (PPGQ) da Universidade Federal do Paraná (UFPR) desenvolveram um novo método de obtenção de um material nanométrico com aplicações em baterias, sensores e dispositivos eletrocrômicos. A equipe também mostrou que o material tem boa performance em diferentes funções.

Combinação de propriedades do grafeno e do hidróxido de níquel nanométrico permite boa performance em baterias e dispositivos eletrocrômicos

Os resultados da pesquisa foram publicados no periódico Scientific Reports, da Nature. O artigo “One material, multiple functions: graphene/Ni(OH)2 thin films applied in batteries, electrochromism and sensors” é parte da tese de doutorado de Eduardo Cividini Neiva, estudante do PPGQ, com orientação do professor Aldo Zarbin.

O trabalho traz três novidades: novo método de produção de um material pela combinação de dois outros; novo método de deposição desse material na forma de filme; demonstração da viabilidade de aplicar esse filme em diferentes dispositivos.

O novo material é formado pela combinação de grafeno e hidróxido de níquel. O grafeno é um material bidimensional que tem a espessura de um único átomo de carbono, e que apresenta propriedades muito interessantes. Já o hidróxido de níquel é conhecido e aplicado em baterias, entre outros.

“Quando juntamos os dois, suprimos algumas necessidades e diminuímos falhas, principalmente do hidróxido de níquel, que tende a se decompor muito facilmente quando aplicado em uma bateria, diminuindo a performance e o tempo de vida da bateria”, explica Zarbin.

Esses problemas costumam ser resolvidos quando se combina o hidróxido de níquel com o grafeno. A equipe buscou, então, produzir nanopartículas do material — o que é muito difícil de ser conseguido com a preparação convencional. “A presença do grafeno ajuda a manter em tamanho nanométrico, e material nanométrico tem rendimento muito melhor do que o convencional”, diz Zarbin.

Pesquisa mostrou nova rota para a preparação de filmes finos do nanomaterial

Materiais sintetizados a partir de grafeno e hidróxido de níquel já existiam, o que a equipe propôs foi uma nova rota para essa produção. Para aplicar esse material nas aplicações desejadas, é preciso produzir um filme fino — ou seja, ele precisa ser depositado na forma de filme em uma superfície sólida, como se fosse uma tinta.

Formato de filme fino permite aplicação do nanocompósito sobre superfícies sólidas, como uma tinta, tornando o uso mais versátil

“O que desenvolvemos foi uma nova maneira de preparar filmes desses materiais, e essa nova maneira é baseada em um procedimento que foi totalmente desenvolvido no Grupo de Química de Materiais, da UFPR”, diz Zarbin. “Nós mostramos que esse material é excelente para bateria, excelente para sensor e um bom material eletrocrômico”, destaca.

O material pode ser aplicado, portanto, em baterias recarregáveis, para celulares ou outros aparelhos. A equipe mostrou que a performance do compósito pode ser muito boa, devido a combinação de propriedades do grafeno e do hidróxido de níquel nanométrico.

O nanocompósito pode ser aplicado também em dispositivos eletrocrômicos, que são materiais que mudam de cor quando se aplica uma tensão. Por exemplo, janelas inteligentes que mudam de cor de acordo com a intensidade da luz do sol.

Além disso, o material pode ser usado em sensores eletroquímicos. “Nós mostramos que ele é sensível para detectar a presença de glicerol, mesmo em pequenas quantidades”, afirma Zarbin.

A pesquisa teve também a colaboração de dois docentes do Departamento de Química da UFPR: Luiz Marcolino Jr. e Márcio Bergamini, e da docente do Departamento de Química e Biologia da UTFPR, Marcela Oliveira.

📖 Publicado originalmente na Revista Ciência UFPR (V. 1, nº 2, 2016).
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