Materiais Avançados

Fibras de carbono 2.0 também armazenam energia

Fibras de carbono 2.0 também armazenam energia
O avanço do novo método - PAN-b-PMMA - foi criar nanoporos nas fibras de carbono que podem ser usados funcionalmente, sem que a fibra perca resistência. [Imagem: Zhengping Zhou et al. - 10.1126/sciadv.aau6852]

Bateria estrutural

As tão afamadas fibras de carbono, virtualmente sinônimas de "alta tecnologia" no campo dos materiais mais avançados, ficaram ainda melhores.

Além de mecânica e quimicamente ultrarresistentes, eletricamente condutoras, retardantes de fogo e muito leves, agora as fibras de carbono poderão armazenar eletricidade em sua própria estrutura.

A ideia de armazenar eletricidade na lataria dos carros não é nova, e tem tido avanços importantes nos últimos anos. Contudo, se a energia puder ser incorporada na própria fibra estrutural, o resultado pode ser melhor do que tudo o que já foi obtido até agora.

Para isso, Zhengping Zhou e seus colegas da Universidade de Tecnologia da Virgínia, nos EUA, desenvolveram uma técnica para fabricar fibras de carbono não apenas porosas, mas com poros com dimensões e espaçamentos controlados.

Esses microfuros, que transformam as fibras de carbono em uma espécie de esponja, podem então ser usados para armazenar íons, transformando a peça fabricada com o material em uma bateria estrutural.

Fibras de carbono 2.0 também armazenam energia
Comparação da técnica atual (em cima), da tentativa de usar os dois polímeros (centro) e da nova técnica criada agora (embaixo). [Imagem: Zhengping Zhou et al. - 10.1126/sciadv.aau6852]

Fibras de carbono porosas

Zhou desenvolveu um processo químico de várias etapas usando dois polímeros - cadeias de moléculas longas e repetidas - chamados poliacrilonitrila (PAN) e poli(acrilonitrila-bloco-metacrilato de metila) (PMMA).

O PAN é bem conhecido no campo da química de polímeros como um composto precursor das fibras de carbono, e o PMMA atua como um material que funciona como suporte e depois é removido para criar poros.

O truque foi usar os dois materiais, não separados, como muitas outras equipes já haviam tentado, mas juntos, criando o que se conhece como um copolímero de bloco, com o PAN e o PMMA interconectados por ligações covalentes.

Melhorar um material de engenharia já de alto desempenho já seria muito bom, mas talvez o maior avanço deste trabalho seja a capacidade de usar copolímeros de bloco para criar estruturas porosas uniformes para o armazenamento de energia.

"Isso amplia o modo como pensamos sobre projetar materiais para armazenamento de energia. Agora também podemos começar a pensar em funcionalidade. Não usamos [as fibras de carbono] apenas como material estrutural, mas também como um material funcional," disse o professor Guoliang Liu.

E, se funcionou com fibras de carbono, pode funcionar também com outros materiais mais baratos.

Bibliografia:

Block copolymer-based porous carbon fibers
Zhengping Zhou, Tianyu Liu, Assad U Khan, Guoliang Liu
Science Advances
Vol.: eaau6852
DOI: 10.1126/sciadv.aau6852




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