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Nanotecnologia

Fibras de nanotubos de carbono começam a crescer sem perder qualidade

Redação do Site Inovação Tecnológica - 24/08/2020

Fibras de nanotubos de carbono começam a crescer sem perder qualidade
Cada fibra contém dezenas de milhões de nanotubos de carbono, que precisam ser individualmente muito puros.
[Imagem: Pasquali Research Group/Rice University]

Fibras de nanotubos

Não, ainda não conseguimos produzir fibras de nanotubos de carbono com as dimensões das fibras sintéticas industriais, mas pelo menos descobrimos duas coisas importantes sobre elas.

A primeira é que parece não haver um limite fundamental que impeça esse escalonamento, passando dos microscópicos nanotubos para cabos de aço tão fortes que permitirão a construção de elevadores espaciais.

A segunda é que, mesmo sendo feitas unicamente de carbono, essas fibras poderão ser tão boas condutoras de eletricidade quanto o cobre, o material mais usado hoje na transmissão de eletricidade.

Lauren Taylor, da Universidade Rice, nos EUA, descobriu isso construindo as maiores fibras de nanotubos já fabricadas até agora sem perder as qualidades dos nanotubos individuais.

Embora ainda sejam pequenas - elas têm uma seção de 12 micrômetros - elas superaram um dos materiais comerciais mais fortes que existem e ainda transmitiram eletricidade com uma eficiência próxima à do cobre.

"O objetivo deste artigo é apresentar as propriedades recordes das fibras produzidas em nosso laboratório," disse Taylor. "Essas melhorias significam que agora estamos ultrapassando o Kevlar em termos de resistência, o que para nós é uma grande conquista. Com apenas mais uma duplicação, ultrapassaremos as fibras mais fortes do mercado."

Resistência e condutividade

As fibras flexíveis apresentaram uma resistência à tração de 4,2 gigapascais (GPa), em comparação com 3,6 GPa das fibras de Kevlar.

E a condutividade atingiu 10,9 megasiemens (milhões de siemens) por metro, também um marco, porque é a primeira vez que uma fibra de nanotubo de carbono ultrapassa o limite de 10 megasiemens - em termos de peso, as fibras de nanotubos atingem cerca de 80% da condutividade do cobre, mas já superaram a platina.

A fabricação dessas fibras requer nanotubos longos e com alta cristalinidade, isto é, matrizes regulares de anéis de átomos de carbono com poucos defeitos. A equipe conseguiu isto com uma solução ácida, que ajuda a reduzir as impurezas que podem interferir na resistência da fibra, além de aumentar as propriedades metálicas dos nanotubos por meio de dopagem residual.

"Há uma noção de que os nanotubos de carbono nunca serão capazes de obter todas as propriedades que as pessoas têm alardeado há décadas," comentou Taylor. "Mas estamos obtendo bons ganhos ano após ano. Não é fácil, mas ainda acreditamos que esta tecnologia vai mudar o mundo."

Bibliografia:

Artigo: Improved Properties, Increased Production, and the Path to Broad Adoption of Carbon Nanotube Fibers
Autores: Lauren W. Taylor, Oliver S. Dewey, Robert J. Headrick, Natsumi Komatsu, Nicolas Marquez Peraca, Geoff Wehmeyer, Junichiro Kono, Matteo Pasquali
Revista: Carbon
DOI: 10.1016/j.carbon.2020.07.058





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