segunda-feira, 5 de maio de 2014

CARBINO, O IRMÃO MAIS NOVO E PROMISSOR DO GRAFENO

Temos ouvido falar bastante do grafeno, um material extremamente resistente com propriedades assombrosas que promete revolucionar as indústrias de chips, baterias, telas e várias outras. Dentre algumas de suas aplicações está a forma sólida mais leve do mundo.

Desenvolvido na China, o Aerogel de Grafeno, tem densidade equivalente a 0,16 miligramas por centímetro cúbico, apenas duas vezes a densidade do Hidrogênio. É tão leve que pode ser apoiado sobre uma flor de cereja sem danificá-la, se você está tendo dificuldade de mensurar isso, um metro cúbico da “esponja”  pesa apenas 160 gramas enquanto um metro cubico de ar pesaria 1,3 kg.

Esse material foi criado a pouco mais de um ano por uma equipe de cientistas da Universidade de Zhejiang, na China e consiste basicamente de uma espuma feita de nanotubos de carbono e lâminas de óxido de grafeno. Essa combinação desencadeada por um processo químico lhe tira todo oxigênio, fazendo com que o material se torne muito esponjoso e super leve. Com elasticidade e absorção extraordinárias, o aerogel de grafeno pode se recuperar completamente depois se ser comprimido a mais de 90%, e absorver até 900 vezes o seu próprio peso em óleo, a uma velocidade de 68.8 gramas por segundo. Com estas duas características combinadas, o principal pesquisador do projeto Gao Chao espera que o material possa ser utilizado para limpar vazamentos de petróleo, espremido para recuperar o óleo e, em seguida devolvido ao mar para limpar mais petróleo. Além de filtração, os nanotubos de carbono de paredes múltiplas poderão ser usados em sensores para detectar poluentes e substâncias tóxicas, em componentes eletrônicos e no âmbito da engenharia química sua utilização em reatores químicos pode ser bastante explorada. Cientistas da universidade de Nottingham no Reino Unido resolveram tirar proveito da alteração de propriedades físicas e químicas provocadas dentro destes nanotubos utilizando-os como reatores em nanoescala.



Um alótropo mais resistente ainda!

Grafite e diamante são duas formas alotrópicas de carbono como já diziam os livros de ensino médio, alguns mais modernos citam até o grafeno, mas recentemente tem sido estudada uma nova forma, mais resistente e promissora. Lembrando que a descoberta deste material assim como a do grafeno não é algo recente. As primeiras teorias sobre o carbino surgiram ainda no séc. XIX, e uma primeira aproximação do material foi sintetizada na União Soviética em 1960. Atualmente a pesquisa está sendo aprofundada pela universidade de Rice nos Estados Unidos.

O que é?


O novo material, também chamado de Carbono Acetilênico Linear (LAC), é constituído apenas por átomos de carbono, unidos por ligações atômicas duplas e simples de maneira alternada tornando-o um material unidimensional com possibilidade de rotação das ligações simples, pois não há impedimento estérico ou magnético. Suas características mais notáveis são extrema rigidez e resistência, tida pelos pesquisadores como quase duas vezes a resistência e tração do grafeno. Seria necessário apoiar o equivalente em massa de dois elefantes sob uma área do tamanho de uma ponta de caneta para danificar uma fibra de carbino. Mas não é apenas a força que impressiona, basta tensioná-lo ou girá-lo para que ele apresente propriedades eletrônicas cativantes.

Esticando-o em apenas 10% de seu tamanho original, o carbino forma uma bandgap, algo que o grafeno não possui, e que é essencial para o funcionamento como semicondutor, com uma rotação de 90° o carbino torna-se um semicondutor magnético e os cálculos mostram indícios de que este material será estável à temperatura ambiente, um resultado verdadeiramente promissor deste supermaterial.

O que ainda resta aperfeiçoar?

Ainda restam muitos testes para concluir que o material realmente será estável, pois assim como o grafeno que perde muitas de suas características importantes ao ser misturado com outros elementos, este apresentou em testes anteriores problemas de volatilidade e possíveis explosões, entretanto as expectativas são muito grandes em torno do potencial e diversidade das aplicações deste material e já oferece um panorama de comercialização a partir de 2020.

Algumas aplicações possíveis

Com tantas possibilidades, a expectativa é que o carbino possa ser direcionado às mesmas ou mais aplicações do grafeno como:

·         Remoção de material radioativo em águas contaminadas
·         Dessalinização de água do mar
·         Composição de materiais leves e ultra fortes
·         Armazenamento de energia
·         Composição de sistemas nanoeletromecânicos
·         Detecção de vazamentos de gás
·         Evitar corrosão
·         Transferência e armazenamento de dados
·         Isolar tumores

Legenda: Bandgap = Energia mínima necessária para excitar um elétron de modo que este possa participar na condução.

Bibliografia:

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