A busca por materiais capazes de reduzir o consumo de energia e melhorar as características estruturais tornou-se uma das principais tarefas da indústria e da ciência. Neste contexto, o fator decisivo foi o facto de o laboratório ter finalmente conseguido criar o material sólido mais leve conhecido até hoje. A sua baixa densidade não significa fragilidade, mas sim propriedades mecânicas que são superiores às de muitos materiais tradicionais. Naturalmente, este equilíbrio despertou o interesse de laboratórios e empresas que procuram alternativas mais eficazes em termos de construção e ecologia. O aerógrafo, também conhecido como aerogel de grafeno, é considerado por muitos estudos como o material sólido mais leve já criado. A sua densidade é de cerca de 0,16 miligramas por centímetro cúbico, o que é extremamente baixo em comparação com os materiais tradicionais utilizados na indústria.
Conforme explicado num estudo publicado na revista ECS Transactions, essa composição é o resultado da combinação de dois materiais já conhecidos por sua leveza e propriedades físicas: aerogel e grafeno. O aerogel se destaca por sua estrutura porosa e peso mínimo, enquanto o grafeno é uma forma bidimensional de carbono conhecida por sua resistência e condutividade. A combinação dos dois materiais resulta na formação de uma rede tridimensional ultraleve, composta por placas de grafeno interligadas. O resultado é uma substância sólida que, apesar da sua aparência frágil, possui uma resistência específica muito elevada. Vários testes, como o publicado na revista Materials, mostraram que ela pode suportar cargas significativas e recuperar a sua forma após compressões extremas, o que é um comportamento incomum para materiais com densidade tão baixa. Apesar de ser o material sólido mais leve, a sua resistência pode ser dez vezes superior à do aço, se analisarmos a relação entre resistência e peso.
Entre as propriedades mais importantes, destacam-se as seguintes:
- Alta elasticidade, capacidade de suportar deformações superiores a 90% sem danos permanentes.
- Distribuição eficaz das cargas graças à estrutura interna porosa.
- Estabilidade mecânica a longo prazo, mesmo após dezenas de milhares de ciclos de compressão.
O módulo de Young do aerógrafo, que mede a rigidez do material, varia de acordo com a sua densidade e estrutura interna, atingindo valores elevados para um material com essas características. Esta combinação de leveza e resistência explica por que é estudado como uma alternativa viável aos materiais metálicos ou compostos mais pesados. Embora o aerógrafo ainda esteja em fase de desenvolvimento, o seu potencial de aplicação abrange vários setores. O interesse nele não se limita ao seu estatuto de material sólido mais leve, mas também se estende às suas propriedades térmicas, elétricas e químicas. Na indústria aeroespacial, ele está a ser estudado como um componente estrutural para reduzir o peso sem comprometer a resistência. No setor energético, ele é considerado um candidato para aumentar a eficiência de baterias e supercondensadores devido à sua alta condutividade e superfície interna. Também está a ser estudado o seu uso em sensores eletrónicos, isolamento térmico e revestimentos avançados.
Outras linhas de investigação estudam a sua capacidade de absorver óleos e poluentes, o que abre possibilidades para aplicações na área de gestão de águas residuais e purificação ambiental. A sua estrutura porosa permite capturar líquidos sem comprometer a sua integridade, o que é especialmente valioso em situações de controlo de derrames. O aerógrafo foi desenvolvido em 2013 por um grupo de cientistas da Universidade de Zhejiang, na China, através de um processo de liofilização de óxido de grafeno combinado com nanotubos de carbono. Este método permitiu remover o oxigénio do material e obter uma estrutura tridimensional estável. Em relação às suas possíveis aplicações ecológicas, Gao Chao, investigador responsável pelo projeto, afirmou na altura: «Talvez possamos espalhar este material no mar em caso de derramamento de petróleo, para que seja rapidamente absorvido».
