O que são nanotubos de carbono?

Os cientistas não sabem tudo sobre carbono nanotubos ou CNTs, mas eles sabem que são tubos ocos leves e muito finos, compostos de átomos de carbono. UMA carbono O nanotubo é como uma folha de grafite que é enrolada em um cilindro, com treliças hexagonais distintas que compõem a folha. Nanotubos de carbono são extremamente pequenos; o diâmetro de um nanotubo de carbono é um nanômetro, que é um décimo milésimo (1 / 10.000) do diâmetro de um cabelo humano. Nanotubos de carbono podem ser produzidos em comprimentos variados.

Os nanotubos de carbono são classificados de acordo com suas estruturas: nanotubos de parede única (SWNTs), nanotubos de parede dupla (DWNTs) e nanotubos de parede múltipla (MWNTs). As diferentes estruturas têm propriedades individuais que tornam os nanotubos apropriados para diferentes aplicações.

Devido às suas propriedades mecânicas, elétricas e térmicas exclusivas, os nanotubos de carbono apresentam oportunidades interessantes para pesquisa científica e aplicações industriais e comerciais. Há muito potencial para as CNTs na indústria de compósitos.

As chamas das velas formam nanotubos de carbono naturalmente. Para usar nanotubos de carbono na pesquisa e no desenvolvimento de produtos manufaturados, os cientistas desenvolveram métodos de produção mais confiáveis. Enquanto vários métodos de produção estão em uso, a deposição química de vapor, a descarga de arco e a ablação a laser são os três métodos mais comuns de produção de nanotubos de carbono.

Na deposição química de vapor, os nanotubos de carbono são cultivados a partir de sementes de nanopartículas de metal espalhadas sobre um substrato e aquecidas a 700 graus Celsius (1292 graus Fahrenheit). Dois gases introduzidos no processo iniciam a formação dos nanotubos. (Devido à reatividade entre os metais e os circuitos elétricos, o óxido de zircônio às vezes é usado no lugar de metal para as sementes de nanopartículas.) A deposição de vapor químico é o método mais popular para Produção.

A descarga de arco foi o primeiro método usado para sintetizar nanotubos de carbono. Duas hastes de carbono colocadas de ponta a ponta são vaporizadas a arco para formar os nanotubos de carbono. Embora este seja um método simples, os nanotubos de carbono devem ser ainda mais separados do vapor e da fuligem.

A ablação a laser emparelha um laser pulsante e um gás inerte a altas temperaturas. O laser pulsado vaporiza a grafite, formando nanotubos de carbono a partir dos vapores. Como no método de descarga de arco, os nanotubos de carbono precisam ser mais purificados.

Os nanotubos de carbono têm várias propriedades valiosas e únicas, incluindo:

• Alta condutividade térmica e elétrica
• Propriedades ópticas
• Flexibilidade
• Maior rigidez
• Alta resistência à tração (100 vezes mais forte que o aço por unidade de peso)
• Leve
• Faixa de eletro-condutividade
• Capacidade de ser manipulado e ainda assim permanecer forte

Quando aplicadas a produtos, essas propriedades oferecem enormes vantagens. Por exemplo, quando usados ​​em polímeros, os nanotubos de carbono a granel podem melhorar as propriedades elétricas, térmicas e elétricas dos produtos.

Hoje, os nanotubos de carbono encontram aplicação em muitos produtos diferentes, e os pesquisadores continuam a explorar novas aplicações criativas.

As aplicações atuais incluem:

• Componentes para bicicletas
• Turbinas eólicas
• Monitores de tela plana
• Microscópios com sonda de varredura
• Dispositivos sensores
• Tintas marinhas
• Equipamentos esportivos, como esquis, tacos de beisebol, tacos de hóquei, flechas de arco e flecha e pranchas de surf
• Circuitos elétricos
• Baterias com vida útil mais longa
• Eletrônicos

Usos futuros de nanotubos de carbono podem incluir:

• Vestuário (à prova de facadas e à prova de balas)
• Materiais semicondutores
• Nave espacial
• Elevadores espaciais
• Painéis solares
• Tratamento de câncer
• Telas sensíveis ao toque
• Armazenamento de energia
• Óptica
• Radar
• Biocombustível
• LCDs
• Tubos de ensaio submicroscópicos

Embora atualmente os altos custos de produção limitem as aplicações comerciais, as possibilidades de novos métodos e aplicações de produção são encorajadoras. À medida que a compreensão dos nanotubos de carbono se expande, também aumentam seus usos. Devido à sua combinação única de propriedades importantes, os nanotubos de carbono têm o potencial de revolucionar não apenas a vida cotidiana, mas também a exploração científica e a assistência médica.

As CNTs são um material muito novo, com pouco histórico de longo prazo. Embora nenhum tenha ficado doente como resultado de nanotubos, cientistas estão pregando cautela ao manusear nano partículas. Os seres humanos têm células que podem processar partículas tóxicas e estranhas, como partículas de fumaça. No entanto, se uma determinada partícula estranha for muito grande ou muito pequena, o corpo poderá não ser capaz de capturar e processar essa partícula. Este foi o caso do amianto.

Os riscos potenciais à saúde não são motivo de alarme, no entanto, as pessoas que manipulam e trabalham com nanotubos de carbono devem tomar as precauções necessárias para evitar a exposição.