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| Depois que caem secas no outono, as folhas viram um material de alta tecnologia com largas aplicações na eletrônica e no armazenamento de energia. Imagem: US National Park Service |
As
estradas do norte da China estão cercadas por árvores kiri, ou
paulônia imperial, que são decíduas, ou seja, perdem as folhas no
outono. Essas folhas geralmente são aproveitadas pela população,
que as queima na estação mais fria.
Hongfang
Ma, da Universidade Qilu de Tecnologia, estava pesquisando essas
folhas em busca de novas formas de converter a biomassa em materiais
de carbono porosos que pudessem ser usados para o armazenamento de
energia - em eletrodos
de baterias, por exemplo.
Nessa
busca, ele desenvolveu um método para converter a massa de resíduos
orgânicos em um material de carbono poroso que pode ser usado para
produzir equipamentos eletrônicos de alta tecnologia - e justamente
para armazenar energia.
Ma usou um
processo de várias etapas, mas bastante simples, para converter as
folhas caídas das árvores em uma forma de carbono que pode ser
incorporada nos eletrodos como materiais ativos.
As folhas
secas foram primeiro moídas e a massa resultante foi aquecida a 220º
C por 12 horas. Isso produziu um pó composto de pequenas
microesferas de carbono. Essas microesferas foram então tratadas com
uma solução de hidróxido de potássio e aquecidas por aumentos
graduais da temperatura em uma série de saltos, de 450 a 800º C.
O
tratamento químico corrói a superfície das microesferas de
carbono, tornando-as extremamente porosas. O produto final, um pó de
carbono preto, tem uma área superficial muito alta graças a esses
poros minúsculos. E essa superfície proporciona ao produto
propriedades elétricas extraordinárias.
As
curvas de corrente-tensão do material mostraram que a substância
poderia ser usada para construir um capacitor excelente. Testes
posteriores mostram que, na verdade, o material produz
supercapacitores,
com capacitâncias específicas de 367 Farads por grama - isto é
mais de três vezes mais do que a capacitância dos supercapacitores
de grafeno.
Os
capacitores são componentes elétricos presentes em toda a
eletrônica, armazenando energia entre dois condutores separados um
do outro por um isolante. Já os supercapacitores geralmente podem
armazenar de 10 a 100 vezes mais energia do que um capacitor comum e
podem carregar e descarregar muito mais rapidamente do que uma
bateria recarregável típica.
Por
isso, materiais supercapacitivos são altamente promissores para uma
grande variedade de aplicações de armazenamento de energia, dos
computadores aos veículos
híbridos e elétricos.
O
professor Ma e seus colegas pretendem a seguir melhorar ainda mais as
propriedades eletroquímicas do material poroso de carbono,
otimizando o processo de preparação e permitindo a dopagem do
material, ou seja, a modificação de suas propriedades para
aplicações específicas mediante a adição de pequenas quantidades
de outros elementos, como se faz com os demais materiais utilizados
na eletrônica.
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