MÉTODO PARA GRAFITIZAÇÃO DE PAPEL KRAFT UTILIZANDO LASER DE DIÓXIDO DE CARBONO E ATMOSFERA DE NITROGÊNIO
O que é
A invenção se insere na ciência dos materiais e engenharia de processos, focando na fabricação de eletrodos de carbono para dispositivos eletrônicos e eletroquímicos. Trata-se de um método aprimorado de grafitização de papel kraft, utilizando um laser de CO₂ em atmosfera controlada de nitrogênio. A inovação inclui o acoplamento de um cilindro de gás ao compressor do equipamento a laser, com uma vazão constante de 20 L/min, criando uma atmosfera rica em nitrogênio durante a grafitização. Isso minimiza a presença de oxigênio, resultando em uma superfície altamente condutora. O material grafitizado apresentou melhor condutividade elétrica em comparação ao processo sem nitrogênio, e os espectros Raman revelaram uma estrutura mais ordenada e com menos defeitos, similar ao grafeno. Essas características diferenciam a invenção, oferecendo uma solução eficiente e de alta qualidade para eletrodos de carbono, aplicável em sensores, dispositivos flexíveis e componentes eletroquímicos, com grande potencial de mercado.
Benefícios / Vantagens
A tecnologia de grafitização de papel kraft utilizando laser de CO₂ em uma atmosfera controlada com gás nitrogênio oferece diversos benefícios significativos:
- Alta condutividade elétrica: o processo melhora substancialmente a condutividade elétrica do papel kraft grafitizado, alcançando propriedades semelhantes às do grafeno. Isso resulta em materiais com desempenho superior para aplicações eletroquímicas e eletrônicas.
- Flexibilidade e versatilidade: a flexibilidade inerente ao papel kraft combinada com a alta condutividade do carbono grafítico permite a criação de circuitos eletrônicos flexíveis que podem ser adaptados a diferentes formas e superfícies. Isso amplia a gama de aplicações, desde dispositivos portáteis até embalagens inteligentes.
- Eficiência em dispositivos Eletroquímicos: o material grafitizado oferece uma superfície porosa com área superficial elevada, o que melhora a eficiência e a capacidade dos dispositivos eletroquímicos, como baterias e supercapacitores.
- Aplicações ampliadas: a tecnologia pode ser utilizada na fabricação de sensores ambientais, dispositivos médicos, blindagem eletromagnética e aquecedores elétricos flexíveis. Isso demonstra a versatilidade e o potencial para diversas aplicações industriais e comerciais.
Os principais beneficiários da tecnologia incluem:
- Indústria de eletrônicos flexíveis: empresas que fabricam dispositivos eletrônicos flexíveis, como transistores e sensores, podem aproveitar a alta condutividade e flexibilidade do material grafitizado.
- Setor eletroquímico: fabricantes de baterias, supercapacitores e células a combustível se beneficiarão da melhoria na eficiência e capacidade oferecida pelo material grafitizado.
- Indústria de sensores: empresas envolvidas na produção de sensores ambientais e médicos podem utilizar a tecnologia para desenvolver sensores mais sensíveis e eficientes.
Setor de materiais avançados: indústrias que trabalham com blindagem eletromagnética e aquecedores elétricos flexíveis podem explorar as propriedades condutivas e flexíveis do material.
Licenciamento
INFORMAÇÕES DA PATENTE
NÚMERO: BR1020240198972
STATUS: Depositada em 26/09/2024
TITULARES: Universidade Federal do Paraná
AUTORES: Marcio Vidotti, Andrei Elias Deller, Raquel Anastácio Amaral
CLASSIFICAÇÃO INPI: C – Química; Metalurgia
PALAVRAS-CHAVE: Grafite; Grafitização a laser; pirólise controlada; Eletrodos à base de carbono; Dispositivos eletroquímicos.