Nanotecnologia

Nanotubos viabilizam fabricação de microcomponentes mecânicos

Nanotubos viabilizam fabricação de microcomponentes mecânicos
A microengrenagem tem uma resistência muito maior à abrasão do que uma peça feita com a mesma cerâmica, mas sem a adição de nanotubos. [Imagem: Malek et al./Materials Today]

Microfabricação

Engenheiros da Espanha e da Bélgica desenvolveram uma técnica que cria um novo uso para os nanotubos de carbono.

Os nanotubos agora podem ser usados para a fabricação de componentes mecânicos, por sua vez utilizados em uma nova geração de micros e nano-máquinas.

Enquanto a indústria eletrônica tem-se destacado pela miniaturização de componentes, reduzir o tamanho de sistemas mecânicos tem-se revelado muito mais problemático.

O desafio é que moldes de fundição, fresas, extrusoras e outras técnicas convencionais usadas para produzir peças em escala industrial não são úteis quando se trata de criar formas intricadas em microescala, a chamada microfabricação.

Eletroerosão

Uma técnica já bastante utilizada é a eletroerosão, ou usinagem por descarga elétrica - EDM (electrical discharge machining).

Partindo de um bloco inicial, uma espécie de faísca controlada de eletricidade é usada para arrancar o material indesejado, com precisão suficiente para criar formas complexas.

O problema é que este processo exige que o material usado para fabricar a peça seja eletricamente condutor, limitando o uso da eletroerosão em materiais cerâmicos, que são mais duros e resistentes.

Microengrenagens

Manuel Belmonte e seus colegas descobriram que essa deficiência da eletroerosão pode ser resolvida adicionando nanotubos de carbono ao nitreto de silício, o material cerâmico preferido para a construção de micromáquinas.

Os nanotubos aumentam a condutividade elétrica da cerâmica em 13 ordens de magnitude, permitindo o uso da EDM para fabricar microengrenagens, sem comprometer o tempo de produção ou a integridade da peça.

Os pesquisadores verificaram que, implantados dentro de uma cerâmica, os nanotubos de carbono formam uma rede condutora que reduz a resistência elétrica do material como um todo.

Aplicações emergentes

Um benefício adicional é que a peça resultante tem uma resistência muito maior à abrasão do que uma peça feita com a mesma cerâmica, mas sem a adição de nanotubos.

A equipe afirma que os novos materiais nanocompósitos terão uso em várias aplicações emergentes, incluindo microturbinas, microrreatores e bioimplantes.

Bibliografia:

Carbon nanofillers for machining insulating ceramics
Olivier Malek, Jesús González-Julián, Jef Vleugels, Wouter Vanderauwera, Bert Lauwers, Manuel Belmonte
Materials Today
Vol.: 14, Issue 10, Page 496 (2011)
DOI: 10.1016/S1369-7021(11)70214-0




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