Odilene.
A nanotecnologia é um ramo que vem sendo nas últimas décadas, alvo de diversas pesquisas mundo afora. Por caracterizar-se como um ramo promissor para aplicabilidade em diferentes áreas, muito se vem discutindo sobre suas perspectivas. Ocupando lugar de destaque nesta nova era os nanotubos de carbono talvez sejam os maiores geradores de expectativas sobre esta nova revolução não apenas entre cientistas, mas em boa parte da sociedade.
Os nanotubos de carbono foram descobertos em 1991 por Iijima, logo depois da descoberta dos fulerenos por Kroto, Smalley e Curl em 1985. Ambos são formações de carbono, sendo os nanotubos de carbono formações cilíndricas que ocorrem a partir de uma camada de grafite que se enrola. Por apresentarem propriedades elétricas, magnéticas, ópticas e mecânicas excepcionais, os nanotubos de carbono vêm atraindo diversos cientistas que fascinados com as possibilidades de aplicação vêm desenvolvendo projetos em diversos campos. Neste trabalho uma revisão teórica é feita sobre os nanotubos de carbono, abordando algumas propriedades, que são mais bem esclarecidas em algumas aplicações e perspectivas de uso dos mesmos. Através de análise na literatura disponível em sites, periódicos e livros elaborou-se este artigo relatando aplicações que mais despertaram interesse das autoras voltadas para a área de materiais.
Um avanço consideravelmente revolucionário vem ocorrendo na ciência e na tecnologia, desde a descoberta dos materiais em escala nanométrica, os quais apresentam novos comportamentos e surpreendentes propriedades, a este ramo científico chamamos de nanociência, ou, mais comumente, nanotecnologia. Onde os átomos são arranjados cuidadosamente, proporcionando oportunidades para o desenvolvimento de propriedades mecânicas, elétricas, magnéticas, dentre outras. O domínio nanotecnológico compreende-se entre 0,1 e 100 nm, pois é a região onde as propriedades dos materiais determinam-se podendo ser controladas.
Em 1985, Richard Smalley, da Universidade de Rice, descobriu outra forma polimórfica do carbono, os chamados fulerenos, ou buckminsterfullereno.
Em 1985, Richard Smalley, da Universidade de Rice, descobriu outra forma polimórfica do carbono, os chamados fulerenos, ou buckminsterfullereno.
(...) moléculas ‘ocas’ de carbono que consistem de uma superfície curva
semelhante ao grafeno, mas que contém anéis pentagonais, além dos
semelhante ao grafeno, mas que contém anéis pentagonais, além dos
hexagonais. O exemplo mais conhecido é o fulereno C60, que contém 60
átomos de carbono em um arranjo semelhante a uma bola de futebol
(Revista Ciência Hoje, Vol. 33, Nº 198).
átomos de carbono em um arranjo semelhante a uma bola de futebol
(Revista Ciência Hoje, Vol. 33, Nº 198).
O avanço nos estudos dos fulerenos conduziu à descoberta em 1991 por Sumiu Iijima, dos famosos nanotubos de carbono que vem revolucionando a nanotecnologia por exibirem propriedades elétricas e mecânicas extraordinárias, devido ao seu elevado módulo de Young e condutividade elétrica, além de serem relativamente dúcteis.
É o material mais resistente conhecido, seu módulo de elasticidade é da ordem de um terapascal [TPa (1TPa=103 GPa)], com deformações na fratura entre aproximadamente 5% e 20%, os nanotubos também possuem densidades relativamente baixas, eles podem se comportar como um metal ou um semicondutor, dependendo da orientação das unidades hexagonais no plano grafeno com o eixo do tubo.
Existem dois tipos de nanotubos de carbono: os nanotubos de carbono de parede simples (NCPSs) e os nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NCPMs), (ver figura1). Os NCPSs são representados por uma camada simples de grafite enrolada formando um cilindro. Uma camada simples de grafite é constituída por átomos de carbono que formam uma rede hexagonal, com ligações simples e duplas, com distâncias entre dois átomos mais próximos de 0,14 nm. Já os NCPMs são constituídos por duas ou mais camadas simples de cilindros coaxiais, fechados nos seus extremos com “hemisférios” de fulerenos, apresentando no geral alguns defeitos (presença de pentágonos não isolados e heptágonos), tendo como distância de separação entre as camadas da ordem de 0,34 nm.
Com o avanço da ciência, vários materiais são descobertos, dentre eles, destacam-se os materiais avançados, os quais são utilizados em aplicações de alta tecnologia. Esses materiais consistem em materiais tradicionais, cujas propriedades foram aprimoradas, como por exemplo, nanotubos de carbono em compósitos de matriz polimérica para controlar a condutividade elétrica. Os materiais avançados possuem diversas aplicações com a ajuda dos estudos em nanoescala.
A nanotecnologia oferece um novo paradigma para diversos tipos de materiais e áreas de aplicação. No entanto, esta ciência esta apenas começando a aprender e a manipular os átomos em descoberta de novas propriedades e materiais, muito ainda tem de ser estudado e desvendado, pois a nanotecnologia é uma área de pesquisa muito ampla e interdisciplinar.
Os nanotubos de carbono e suas extraordinárias propriedades mecânicas, ao mesmo tempo elétricas, seguida de ópticas e etc., abriram caminhos para novas descobertas e aplicações, encantando cientistas e gerando promessas a humanidade. As propriedades dos nanotubos se sobressaem de acordo com a aplicação a qual é submetido.
A seguir serão apresentadas em maior detalhe algumas aplicações dos nanotubos de carbono.
· Nanotubos de carbono revolucionando fibras
Pesquisadores dos Estados Unidos desenvolveram um novo processo de incorporação de nanotubos de carbono em fibras e películas. São compósitos reforçados com nanotubos de carbono que podem se transformar em uma nova classe de fibras resistentes e leves, com ótimas propriedades de condutividade elétrica e térmica. “Utilizando nanotubos de carbono, nós poderemos fabricar fibras têxteis que terão condutividade termal e elétrica, mas com a textura e a sensação de torque de um tecido comum. Você poderá ter uma camiseta na qual fibras eletricamente condutoras permitirão que a funcionalidade de um telefone celular seja construída sem a utilização de fios metálicos ou fibras óticas”. Relata o professor Kumar, um dos pesquisadores responsáveis pela construção de uma fibra-compósito utilizando nanotubos de carbono de parede simples e poliacrilonitrilo.
· Nanotubos de carbono condutor de eletricidade gera novo aerogel
O aerogel feito de nanotubos de carbono que conduz energia, encaixa-se na classe de materiais avançados, esse novo material é semi-transparente e possui baixa densidade, sua fabricação substitui o componente líquido por um gás. A fabricação do aerogel de nanotubos de carbono mostrou-se promissor, o novo material descoberto poderá ser aplicado na construção de dispositivos eletrônicos, principalmente na área de robótica devido excelentes propriedades de isolamento térmico, leveza e resistência.
· Presença de nanotubos em novos produtos de alta tecnologia
Segundo Fellman, 2008, os nanotubos de carbono viram películas, as quais são utilizadas em telas planas, LEDs e células solares. As novas películas através dos nanotubos adquiriram suas propriedades mecânicas, termais, químicas, ópticas e elétricas, podendo ser aplicadas em uma infinidade de novos produtos de alta tecnologia.
· Chips de nanotubos de carbono em escala industrial
Já existem estudos tentando produzir chips de nanotubos de carbono em escala industrial. “Na nova técnica, os nanotubos de carbono são crescidos sobre uma pastilha de quartzo de 10 centímetros de diâmetro e depois transferidos para o wafer definitivo, contendo eletrodos metálicos, os nanotubos podem então conectar esses eletrodos para formar transistores e portas lógicas”. (Redação do site inovação tecnológica, 2008)
·Nanotubos de carbono e sua propriedade elétrica
Uma aplicação com o uso de nanotubos revolucionará a transmissão de energia elétrica. Onde cabos de nanotubos de carbono em grande dimensão levarão a energia produzida das usinas até as cidades e casas através de cabos finos, leves e extremamente eficientes, eliminando assim a perda de energia que ocorre frequentemente nos linhões de alta tensão, isso tudo será possível pelo fato do nanotubo de carbono ser excelente condutor de eletricidade.
· Espumas de nanotubos de carbono
Em 2005, foi publicado na revista SCIENCE uma técnica que permite o uso dos nanotubos na construção de espumas ultra-resistentes, que funcionam como molas de alta compressão, sua aplicação será bastante viável no campo industrial, pois é onde exigem materiais que combinem flexibilidade, resistência e leveza.
·Nanotubos de carbono como reforço em materiais aeroespaciais
O nanotubo de carbono ganhou espaço no campo aeroespacial. Engenheiros estão utilizando nanotubos para “costurar” materiais aeroespaciais. A nova tecnologia poderá fazer com que as asas dos aviões e outros tipos de materiais de uso industrial se tornem 10 vezes mais forte e com apenas um pequeno aumento de custo.
· Nanotubos de carbono: novos adsorventes de gases
Atualmente um dos temas mais discutidos é a criação de sistemas na remoção de óxidos de nitrogênio NO, devido às emissões originadas pela química de combustíveis fósseis. “O principal objetivo desse tipo de pesquisa é encontrar adsorventes adequados, isto é, que possam liberar NO, seja pelo aumento da temperatura ou pela diminuição da pressão, para a conversão de N2”. (HERBST ET AL, 2004). No ano de 2004 foi relatado em periódicos as propriedades dos nanotubos de carbono na adsorção de NO, superando as baixas pressões, onde determinados materiais pouco se destacam.
Com a descoberta dos nanotubos de carbono, a nanotecnologia superou expectativas em vários ramos científicos, trazendo perspectivas de um futuro promissor para a humanidade, avançando da escala micrométrica para a nanométrica. Entretanto, várias lacunas ainda deverão ser preenchidas, como redução de custos e aumento na produção de nanotubos de carbono. Dessa forma, por ser ainda uma tecnologia recente, algumas aplicações ainda não saíram do estágio empírico, necessitando ainda de muitos estudos e pesquisas para habitarem não apenas o mundo imaginário e experimental, mas também a aplicação em escala comercial, proporcionando avanço tecnológico e melhores condições de vida para grande parte da sociedade.
De materiais compósitos, passando pela nanoeletrônica, à medicina, várias são as perspectivas de aplicação industrial dos nanotubos de carbono. A nanociência e a nanotecnologia crescem de mãos dadas ainda em busca de técnicas que os levem a produção em grandes quantidades de nanotubos de carbono, com melhores qualidades e propriedades direcionadas.
Levar o conhecimento desta ciência à comunidade acadêmica e a futuros alunos acadêmicos é apenas um pequeno passo para incentivar o desenvolvimento da mesma. Despertar o interesse de estudantes para a nanociência e nanotecnologia pode então ajudar na melhoria de investimentos por parte de nossos governantes em uma área tão promissora. Contribuir para o mundo científico com novas descobertas feitas no Brasil não é apenas uma contribuição científica, mas também histórica, inserindo o país na cena da mais nova Revolução Tecnológica.
De materiais compósitos, passando pela nanoeletrônica, à medicina, várias são as perspectivas de aplicação industrial dos nanotubos de carbono. A nanociência e a nanotecnologia crescem de mãos dadas ainda em busca de técnicas que os levem a produção em grandes quantidades de nanotubos de carbono, com melhores qualidades e propriedades direcionadas.
Levar o conhecimento desta ciência à comunidade acadêmica e a futuros alunos acadêmicos é apenas um pequeno passo para incentivar o desenvolvimento da mesma. Despertar o interesse de estudantes para a nanociência e nanotecnologia pode então ajudar na melhoria de investimentos por parte de nossos governantes em uma área tão promissora. Contribuir para o mundo científico com novas descobertas feitas no Brasil não é apenas uma contribuição científica, mas também histórica, inserindo o país na cena da mais nova Revolução Tecnológica.
