Nanotecnologia

Nanotubos de carbono são produzidos em grandes dimensões

Nanotubos de carbono são produzidos em grandes dimensões
"Se nós pudermos manter o crescimento vertical desses nanotubos, de forma que ele nunca pare, então, em algum ponto, você poderá tirar uma ponta para o lado de fora do forno e o nanotubo continuará crescendo lá dentro." [Imagem: Rice University]

Cientistas da Universidade Rice, nos Estados Unidos, desenvolveram uma técnica que permite a fabricação de nanotubos de carbono de vários centímetros de comprimento, com potencial para produzi-los em dimensões ainda maiores.

Cada um dos nanotubos tem a espessura de alguns nanômetros, equivalente ao diâmetro de poucos átomos, mas eles são tão fortes que foram tidos como candidatos ideais para a construção de um elevador espacial, uma gigantesca estrutura que se estenderia da superfície até a órbita terrestre, aposentando de vez os foguetes.

Restrições ao uso dos nanotubos

Apesar do entusiasmo inicial com as propriedades mecânicas dos nanotubos - suas propriedades eletrônicas vêm sendo exploradas à exaustão - logo se viu que não seria possível construir um cabo em macroescala que herdasse sua resistência individual.

Isto porque os nanotubos de carbono são pequenos demais, e um eventual cabo teria sua resistência limitada às forças de van der Walls, as mesmas que mantêm as fibras de algodão unidas em uma linha de costura. A menos que se conseguisse fabricar nanotubos de carbono do tamanho do cabo que se deseja construir.

A pesquisa da equipe do Dr. Bob Hauge ainda não chegou lá, mas é um passo importante. Eles demonstraram a possibilidade de fabricação de nanotubos de carbono de parede única, em conjuntos de milhões, e com comprimentos de vários centímetros, o que os torna visíveis a olho nu - cada nanotubo individual não é mais largo do que uma molécula de DNA.

Possibilidades revolucionárias

Segundo o Dr. Hauge, o processo poderá eventualmente permitir a fabricação de nanotubos de tamanhos ilimitados, o que de fato abriria caminho para sua utilização em larga escala em aplicações estruturais.

Antes da ainda muito ficcional construção do elevador espacial, cabos de nanotubos de carbono de grandes dimensões revolucionariam o setor de transmissão de eletricidade. Como eles são condutores de eletricidade excepcionais, a energia produzida nas usinas poderia ser levada até as cidades e as casas em cabos finos, leves e extremamente eficientes, virtualmente eliminando a perda de energia que ocorre hoje nos linhões de alta tensão.

Outras possibilidades de uso seriam na substituição das atuais fibras de carbono, em materiais aeroespaciais, baterias, células a combustível e microeletrônica, além de todas as aplicações estruturais, substituindo cabos de aço e materiais estruturais.

Flocos voadores

O processo de fabricação dos nanotubos longos começa com flocos de ferro e óxido de alumínio, que funcionam como catalisadores.

Colocados em um forno com vapor químico de hidrogênio e acetileno, esses flocos começam a "voar" no meio do vapor. Conforme se elevam, os nanotubos de carbono começam a crescer verticalmente a partir das partículas de ferro, criando uma verdadeira floresta de nanotubos.

Ao substituir por carbono puro o material onde os flocos de ferro e óxido de alumínio são colocados, os pesquisadores verificaram que os nanotubos crescem levantando os flocos metálicos, enquanto permanecem firmemente ligados na base de carbono.

A estrutura resultante lembra uma água-viva, mas os pesquisadores batizaram seus aglomerados de nanotubos de odako, um tipo gigante de pipa japonesa que possui inúmeras cordas e exige várias pessoas para soltá-la.

Nanotubos de dimensões ilimitadas

Enquanto as técnicas atuais para o crescimento de nanotubos de carbono a partir de substratos apresentam um rendimento de apenas 0,5% na relação entre a espessura do substrato e o comprimento do nanotubo resultante, a nova técnica atinge uma relação de 400%.

"Se nós pudermos manter o crescimento vertical desses nanotubos, de forma que ele nunca pare, então, em algum ponto, você poderá tirar uma ponta para o lado de fora do forno e o nanotubo continuará crescendo lá dentro. Então você poderá produzir nanotubos de carbono em metros e começar a tecê-los," diz Hauge.

Bibliografia:

Odako growth of dense arrays of single-walled carbon nanotubes attached to carbon surfaces
Cary L. Pint, Noe T. Alvarez, Robert H. Hauge
Nano Research
July, 2009
Vol.: 2, Number 7 - 526-534
DOI: 10.1007/s12274-009-9050-7




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