O que são nanotubos de carbono?

Em Tecnologias inovadoras por André M. Coelho

A descoberta de nanotubos de carbono em 1991 abriu uma nova era na ciência dos materiais. Essas estruturas possuem uma variedade de propriedades eletrônicas, magnéticas e mecânicas fascinantes. Um nanotubo de carbono tem pelo menos 100 vezes mais força do que o aço, mas apenas um sexto do peso. Assim, as fibras de nanotubos podem fortalecer praticamente qualquer material. Nanotubos podem conduzir calor e eletricidade muito melhor do que o cobre. Eles já estão sendo usada em polímeros para controlar ou aumentar a condutividade e são adicionados a embalagens antiestáticas. Vamos conhecer um pouco mais sobre esse material.

Nanotubos de carbono: o que são?

Um nanotubo de carbono é um material em forma de tubo, feito de carbono, com um diâmetro medido na escala de nanômetro. Um nanômetro é um bilionésimo de metro, ou cerca de 10.000 vezes menor do que um cabelo humano. Nanotubos de carbono são únicos porque a ligação entre os átomos é muito forte e os tubos podem ter proporções de aspecto extremas. Um nanotubo de carbono pode ser tão fino quanto alguns nanômetros, ainda que seja tão longo quanto centenas de microns. Para colocar isso em perspectiva, se seu cabelo tivesse a mesma proporção, uma única linha teria mais de 40 metros de comprimento.

Os nanotubos de carbono tem muitas estruturas que diferem em comprimento, espessura e número de camadas. As características dos nanotubos podem ser diferentes de acordo com a forma como a folha de grafeno foi enrolada para formar o tubo, fazendo com que ele atue como metálico ou como semicondutor. A camada de grafite que compõe o nanotubo se parece com uma grade enrolada com uma malha hexagonal contínua com moléculas de carbono nos vértices dos hexágonos.

Um nanotubo de carbono possibilita eletrônicos muito menores e muito mais resistentes. (Foto: Digital Trends)

Nanotubos de carbono: MWNT e SWNT

Existem muitos tipos diferentes de nanotubos de carbono, mas normalmente são categorizados como nanotubos de parede única (SWNT) ou multi-paredes (MWNT). Um nanotubo de carbono de parede única é como um canudo normal. Tem apenas uma camada, ou parede. Os nanotubos de carbono de paredes múltiplas são uma coleção de tubos aninhados de diâmetros crescentes continuamente. Eles podem variar de um tubo externo e um interno (um nanotubo de parede dupla) para até 100 tubos (paredes) ou mais. Cada tubo é mantido a uma certa distância de qualquer um dos seus tubos vizinhos por forças interatômicas.

Nanotubo de carbono: aplicações

Atualmente, o uso mais popular para nanotubos de carbono é no reforço estrutural. A alta resistência e o baixo peso do nanotubo combinados com sua flexibilidade permitem que sejam adicionados a outros materiais, como vergalhões para concreto. Avanços estão sendo feitos usando nanotubos de carbono para extrair energia da luz solar e até mesmo como fonte de calor. Os nanotubos de carbono são únicos porque são termicamente condutores ao longo do seu comprimento, mas não no tubo em si. Isso permite que os nanotubos de carbono desempenhem um papel em ambos os lados do isolamento térmico. Eles também são altamente eletricamente condutores, o que poderia potencialmente fazer uma substituição extremamente rentável aos fios metálicos. As propriedades semicondutoras tornam eles candidatos para a próxima geração de chips de computador. Outras aplicações sob investigação são a sua utilização como transportadores químicas para aplicações farmacêuticas. Medicamentos específicos podem ser anexados ao nanotubo que podem atingir e atacar apenas certos tipos de células, incluindo células cancerígenas, por exemplo.

Nanotubos de carbono: preço

O maior desafio para o uso dos nanotubos de carbono é ainda o preço, já que sua produção em massa é ainda muito baixa. O custo dos nanotubos varia de US$95 a US$500 por grama, dependendo de diversos fatores: grau de pureza, estrutura (parede simples ou múltiplas), tamanho, e muito mais. Esses valores vem se reduzindo ano após ano, e estamos cada vez mais próximos de ver uma maior popularização desse material.

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Sobre o autor

Engenheiro eletricista, André sempre foi interessado em novas tecnologias. Na primeira década dos anos 2000, atuou como consultor tecnológico em empresas, ajudando as empresas a escolherem as melhores tecnologias para suas necessidades. Desde então, continuou estudando o assunto e hoje compartilha o que aprendeu e continua aprendendo através do site Tecnologia É.

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