Aerografeno explode várias vezes por segundo sem se destruir

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/11/2021

Alguns miligramas de aerografeno (na parte inferior do cilindro de pressão) são suficientes para levantar um peso de 2 quilogramas, por uma rajada de ar gerada quando o material é aquecido.
[Imagem: Florian Rasch]

Aeromaterial

Pesquisadores alemães desenvolveram um novo método gerar explosões elétricas controláveis e repetidas - o material não queima como acontece nas explosões químicas.

Pelos cálculos da equipe, seriam necessários apenas 450 gramas desse material para levantar um elefante.

Quando este material foi inicialmente apresentado, em 2012, a equipe o chamava de aerografite, um aerogel totalmente de carbono - um aerogel é um material formado quase essencialmente de ar, com uma densidade de 0,2 miligrama por centímetro cúbico, neste caso.

Agora, contudo, devido ao grande aporte de investimentos que a União Europeia está injetando nas pesquisas com o grafeno, o aerogel de carbono foi rebatizado de "aerografeno".

Mas o material é o mesmo, e o aerografeno deve essa sua capacidade de explodir sem se destruir à sua estrutura única no nível nano. Visualmente semelhante a uma espuma preta, ele na verdade consiste em uma rede tubular finamente estruturada - ou seja, o material é formado essencialmente por nanotubos de carbono interconectados, e não por folhas de grafeno.

De qualquer forma, o aerogel é extremamente estável, eletricamente condutor e quase tão leve quanto o ar.

A estrutura interna do aerogel revela que o aerografeno é na verdade formado por nanotubos de carbono, e não por folhas de grafeno.
[Imagem: Fabian Schutt et al. - 10.1016/j.mattod.2021.03.010]

Explosões elétricas, sem química

O que a equipe fez agora foi aplicar pulsos de eletricidade no aerogel de carbono, aquecendo e resfriando repetidamente o material. Isto faz com que o ar contido em seu interior atinja temperaturas muito altas em um período de tempo extremamente curto.

Isso gera uma pequena "explosão", com o ar sendo ejetado do material a uma velocidade muito alta. Interrompida a corrente, o material esfria também muito rapidamente, permitindo que o processo seja repetido à exaustão.

"Isso significa que agora podemos usar o aerografeno para iniciar pequenas explosões controláveis e repetíveis, que não requerem uma reação química," disse o pesquisador Fabian Schütt, o autor da ideia de esquentar o aerografeno usando eletricidade.

Este mecanismo de explosões disparadas eletricamente permite criar sistemas de bombeamento muito potentes, além de aplicações de ar comprimido, filtros de ar e mesmo sistemas de esterilização do ar, com o calor sendo suficiente para eliminar vírus e bactérias.

O material existe há quase 10 anos, mas a fama do grafeno fez com que seu nome passasse de aerografite para aerografeno.
[Imagem: Julia Siekmann/Uni Kiel]

Ar comprimido por explosão

O rápido aquecimento e resfriamento do aeromaterial permite disparar várias explosões por segundo, uma após a outra.

"Isso nos dá ar comprimido extremamente poderoso com o apertar de um botão, sem os compressores e suprimentos de gás que são necessários atualmente," disse o professor Rainer Adelung.

A equipe usou este efeito para desenvolver bombas que podem ser ajustadas com muita precisão, bem como atuadores miniaturizados de alto desempenho.

"Se você colocar o aeromaterial em um cilindro de pressão e aquecê-lo com eletricidade, o jato de ar gerado pode ser usado para mover objetos para cima e para baixo de forma direcionada e várias vezes por segundo", contou Florian Rasch, membro da equipe.

E as aplicações práticas parecem ser mesmo promissoras, uma vez que o material resistiu a mais 100.000 ciclos de explosões até agora.

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