Super-Maratona dos Nanotubos de Carbono - Parte 1

Boa noite  meus grandes amigos tecnológicos! Hoje começa a Super-Maratona dos Nanotubos de Carbono! Algumas pessoas me pediram, e aí está! Serão 5 postagens exclusivas sobre o assunto durante uma semana inteira! Serão abordadas as definições dos nanotubos, métodos fabricação, aplicações, impactos ambientais e muito mais! E tudo isso començando agora! Apertem os cintos e Boa Viagem!!

Definição

Os nanotubos de carbono são estruturas cilíndricas geradas através do enrolamento de folhas de grafeno, constituídas exclusivamente por átomos de carbono interligados entre si com formas hexagonais e diâmetros na ordem de nanômetros (bilionésimos de metro). Mas o jeito que o grafeno é enrolado é crítico para a definição das propriedades dos nanotubos. Isto porque seu comportamento vai depender de como as bordas da folha de grafeno se encaixam para fechar o tubo.

Há inúmeras formas de encaixe possíveis, dependendo do ângulo que as linhas de hexágonos se unem, o que se chama de quiralidade.

A maior parte dos encaixes resulta em nanotubos semicondutores, mas alguns tornam-se ótimos condutores chegando até mesmo a comportarem-se como metais, tendo aplicações em circuitos eletrônicos em micro e nano-escala.

Os nanotubos possuem alta resistência química e mecânica, assim como alto fator de condutividade elétrica e térmica, são pelo menos 117 vezes mais resistentes do que o aço tendo 1/6 do seu peso e 30 vezes mais fortes do que o Kevlar®, além de poderem ser esticados em até 14% do seu comprimento normal sem se quebrar. Desde a sua descoberta em 1991 pelo físico japonês Sumio Iijima, e à medida que os cientistas exploravam suas propriedades, chegou-se à conclusão que as aplicações práticas deste material são virtualmente infinitas, indo da biotecnologia até as sondas espaciais, passando por transistores, neurônios artificiais, biossensores, reforço nanoestrutural de materiais, armazenamento de hidrogênio em células de combustível, telas sensíveis ao toque etc.

Processos x Custos de Fabricação

Os processos para sua fabricação ainda estão em fase de desenvolvidos sendo muito difícil produzí-los de maneira uniforme em grandes quantidades. Desta forma, os nanotubos de carbono são quase tão diferentes quanto os métodos utilizados para fabricá-los.

A técnica mais comum é chamada CVD (Deposição Catalítica de Vapor Químico em português) na qual gases reagentes em alta temperatura são postos em contato com superfícies catalisadoras feitas de níquel, cobalto ou ferro.

Como os processos ainda não estão bem desenvolvidos, pesquisadores passam todo o tempo experimentando novas técnicas e analisando os nanotubos resultantes de cada mistura. Esses processos ainda são muito ineficientes, necessitando ainda de muito estudo e compatibilização entre si.

O custo para a produção destes materiais é bem elevado, visto que são obtidos principalmente através da vaporização à laser do grafite ou empregando-se decomposição de um hidrocarboneto leve (metano, acetileno, tolueno, etc.).

É aí que entra a pesquisa inovadora para a produção dos nanotudos desenvolvida pelo físico Joner Oliveira Alves, da USP. A sua pesquisa utiliza os gases emitidos na queima do bagaço da cana-de-açúcar como uma alternativa para a produção de nanotubos de carbono, pois além de baratear os custo da produção dos nanotubos, vai representar uma solução substancial para a grande quantidade de resíduos gerada na produção do açúcar e do etanol.

Além do bagaço da cana, Alves também estudou a queima de pneus usados, garrafas PET, além de resíduos da produção de etanol através do milho. Entretanto, os experimentos mostraram que o bagaço da cana apresentou o melhor custo-benefício para a produção dos nanotubos. Além disso, segundo o pesquisador, “o emprego de uma tela de aço inoxidável como catalisador diminuiu as emissões de gases nocivos ao meio ambiente, como o metano e o gás carbônico (CO2)”. E acrescentou: “O material particulado coletado no sistema catalisador foi constituído por nanotubos de carbono de paredes múltiplas com diâmetros de 20 a 50 nanômetros (nm) e comprimentos na faixa de 10 a 40 micrômetros".