Fibras de nanotubos de carbono aproximam-se da fabricação comercial

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/12/2009

Cientistas desenvolveram uma técnica para a fabricação em escala industrial de fibras compostas unicamente por nanotubos de carbono puros e de alta qualidade.
[Imagem: Matteo Pasquali/Rice University]

Fibras de nanotubos

Se a foto ao lado não lhe parece especialmente bela, saiba que o simples fato de poder ver essas estruturas pode significar que estamos mais próximos de mudanças radicais na transmissão de energia, na nanoeletrônica e, eventualmente, até da construção de um elevador espacial.

Um grupo internacional de cientistas desenvolveu uma técnica para a fabricação em escala industrial de fibras compostas unicamente por nanotubos de carbono puros e de alta qualidade.

Várias estruturas produzidas pela nanotecnologia são científica e tecnologicamente interessantes nas suas dimensões submicroscópicas. Mas podem ser ainda mais úteis caso possam ser fabricadas de forma apresentar as suas propriedades na escala macro, permitindo seu uso direto pelo homem. É o caso do avanço anunciado na última segunda-feira, sobre a fabricação de fibras de materiais ultra duros, um feito alcançado por cientistas ligados à NASA. E é o caso desta nova técnica envolvendo os nanotubos de carbono.

Processo de fabricação de plásticos

A nova técnica trata os nanotubos de carbono na fase líquida, levando para esse promissor material os mesmos processos que a indústria química vem usando há décadas para produzir plásticos.

"Os plásticos formam uma indústria de trilhões de dólares por causa da produção maciça que é possível com o processamento líquido," diz o Dr. Matteo Pasquali, da Universidade Rice, nos Estados Unidos, um dos autores da descoberta.

"A razão pela qual os supermercados usam sacolas plásticas, e não de papel, e a razão pela qual as roupas de poliéster são mais baratas do que as de algodão, é que os polímeros podem ser fundidos ou dissolvidos e processados como líquidos. O processamento dos nanotubos como fluidos coloca à disposição toda a tecnologia de processamento líquido desenvolvida para os polímeros," diz ele.

O avanço é um prosseguimento de uma descoberta anterior, em que os nanotubos de carbono passaram a ser produzidos em grandes dimensões.

O processo foi batizado de Hipco, um acrônimo para High-Pressure Carbon Monoxide Process - processo de monóxido de carbono sob alta pressão, numa tradução livre.

Solventes fortes

Ao dissolver os nanotubos puros em solventes fortes - como o ácido clorossulfônico - os pesquisadores descobriram que eles se alinhavam por si mesmos, formando cristais líquidos alongados, que podem ser tecidos em fibras.

O processo não é muito diferente do utilizado para a produção de fibras como o Kevlar e as atuais fibras de carbono. "O Kevlar, a fibra de polímeros usada hoje nas roupas à prova de bala, é entre 5 e 10 vezes mais forte do que as nossas primeiras fibras de nanotubos de carbono. Mas, em teoria, nós poderemos fabricar fibras 100 vezes mais fortes," explica Pasquali. "Se nós pudermos realizar apenas 20% do nosso potencial, já teremos o material mais forte conhecido."

Mas a resistência não é o único trunfo dos nanotubos de carbono. Eles podem transferir eletricidade de forma até 200 vezes mais eficiente dos que os melhores condutores elétricos atuais, o que poderá revolucionar a transmissão de energia de longa distância, hoje a responsável pela maior parte das perdas da eletricidade gerada.

Falta de homogeneidade

Apesar da importância da descoberta, este ainda não é o passo final para a chegada definitiva das fibras de nanotubos de carbono ao mercado com todo o seu potencial.

Isto porque, embora produzam nanotubos de alta qualidade e pureza, os cientistas ainda não conseguem fabricar nanotubos com diâmetros e comprimentos definidos e constantes.

É isto que faz com que as fibras de nanotubos de carbono não tenham a força prevista pela teoria.

As promessas dos nanotubos de carbono

Poucos avanços tecnológicos têm sido tão propalados e discutidos quanto os nanotubos de carbono. Desde sua descoberta, em 1991, eles têm sido apontados como promissores para quase tudo, de novos tratamentos contra o câncer até soluções para a crise mundial de energia.

Todo esse alarde parece um tanto exagerado, dado que os nanotubos de carbono são extremamente difíceis de fabricar. Manipulá-los, então, é ainda mais difícil.

Então, por que tantas promessas? Simplesmente porque os nanotubos de carbono são incrivelmente versáteis e possuem propriedades não encontradas em nenhum outro material.

Por exemplo, eles podem ser tanto metálicos quanto semicondutores - o que os torna promissores para uso em chips de computador ultra miniaturizados e com baixíssimo consumo de energia. Eles podem ser conectados a anticorpos para identificar doenças, unir-se a moléculas que se ligam a proteínas específicas, como as presentes nas células tumorais, podendo matar as células do câncer ao serem aquecidas por ondas de rádio. Eles já foram utilizados para fabricar transistores menores do que os que se acredita possível fabricar com a tecnologia da eletrônica atual.

E, apenas para lembrar novamente de sua força e resistência, peças de nanotubos de carbono pesarão 1/6 do peso de uma peça de aço, mesmo sendo 100 vezes mais resistentes.

Como se pode ver, as promessas continuam as mesmas. Só que agora um pouco mais próximas da realização.

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