O estudo da viabilidade da utilização de ferro fundido para extração de grafita como matéria-prima para obtenção de óxido de grafeno

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Magalhães, Dilmo
• Orientador(a): Vatavuk, Jan
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por; eng
• Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
• Palavras-chave em Português: ferro fundido; grafita; óxido de grafeno
• Link de acesso: https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/38153

O grafeno é um material de interesse devido principalmente pelas extraordinárias propriedades físicas e químicas que este material possui como elevada condutividade eléctrica e térmica, a largura controlada do gap de energia, o quantum Efeito Hall, uma elevada mobilidade de suporte, alta elasticidade e boas propriedades eletromecânicas e um dos métodos possíveis para sua obtenção é através da exfoliação mecânica de uma grafita natural ou sintética. No entanto, nessa rota acima utilizada propriedades especificas são dependentes da qualidade do cristal de grafita em que foi extraído. Esse trabalho teve como objetivo principal utilizar a grafita presente nos ferros fundidos cinzentos, aumentando o seu comprimento para uma dimensão superior aos atuais 0,20 mm para facilitar o processo de exfoliação, fornecendo um potencial candidato para a produção em escala industrial do óxido de grafeno (GO), com as mesmas características obtidas em laboratório. Foi produzido um ferro fundido específico para esse fim, partindo de um teor mínimo de 5,50% de carbono com potencial para gerar uma grafita primaria com o mínimo de defeitos cristalinos. Corpos de prova do material sugerido foram elaborados em forno de indução com teores de carbono (5,50% a 6,00% em peso), silício (1,90% a 2,10% em peso) e manganês (0,60% a 0,80% em peso). As amostras obtidas foram analisadas via espectrômetro de emissão óptica (EEO), microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A análise em microscópio confirmou a presença de grandes veios de grafita do tipo “C” com dimensões de 1,00 a 1,20 mm. A remoção da grafita da matriz ferrosa foi feita através de corrosão ácida após moagem mecânica do material. Para a caracterização do ferro fundido e da grafita, análises adicionais foram utilizadas como a Espectroscopia Raman, Microscopia eletrônica de varredura (MEV), Espectroscopia de Raios - X de energia dispersiva (EDS), Difração de Raios – X (DRX) e Analise Termogravimétrica (TGA) confirmando a presença e viabilidade do material obtido.