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  • 03 de setembro, 2020

    Serragem com nanotecnologia melhora as fibras de carbono

     

    Redação do Site Inovação Tecnológica – 25/08/2020

    Serragem com nanotecnologia melhora as fibras de carbono

    Imagem de microscopia eletrônica dos nanocristais de celulose sobre as fibras de carbono.

     

     

    Nanotubos com nanomadeira

     

     

    As fibras de carbono estão entre os melhores produtos sintéticos atualmente no mercado quando o assunto é leveza e resistência.

     

    Os nanotubos de carbono são ainda mais excepcionais, mas ninguém conseguiu até agora fabricá-los em dimensões úteis na escala humana.

     

    Mas Shadi Shariatnia, da Universidade do Texas, nos EUA, conseguiu algo que parecia natural: usar os minúsculos nanotubos de carbono para reforçar as muito maiores fibras de carbono.

     

    É claro que muita gente tem tentado fazer isso, mas Shariatnia encontrou o ingrediente que faltava na receita: cristais de celulose do tamanho dos nanotubos – por isso o material também é conhecido como nanocelulose.

     

    E, para produzir a nanocelulose, o pesquisador nem precisou triturar madeira: Ele usou madeira já triturada, um rejeito da indústria madeireira e de móveis, também conhecida como serragem.

     

    O resultado é um material composto – um compósito – que justifica a expressão recorrentemente utilizada pelos pesquisadores da área: “Leve como uma pena e forte como aço”.

     

     

    Serragem com nanotecnologia melhora as fibras de carbono

    A manipulação do material em nanoescala amplia suas possibilidades de uso em macroescala.
    [Imagem: Amir Asadi Lab/Texas A&M]

     

     

    Compósitos poliméricos

     

     

    Os compósitos são tipicamente construídos em camadas. Por exemplo, compósitos de polímero são feitos de camadas de fibras, como fibras de carbono ou Kevlar, e uma matriz de polímero. Ocorre que essa estrutura em camadas é também o calcanhar de Aquiles dos compósitos: Qualquer dano às camadas causa fraturas, um processo conhecido tecnicamente como delaminação.

     

    No casamento dos nanotubos com as fibras de carbono há um problema adicional: Os nanotubos têm a tendência de se aglomerar, não formando camadas uniformes.

     

    O que Shariatnia fez foi tirar proveito do fato de que os nanocristais de celulose têm segmentos em suas moléculas que atraem a água e segmentos que repelem a água. A parte hidrofóbica da nanocelulose se liga às fibras de carbono e as ancora na matriz polimérica. Por outro lado, as porções hidrofílicas – que atraem a água – ajudam a dispersar os nanotubos carbono uniformemente, evitando que se aglomerem.

     

    Quando tudo seca, resta um compósito com uma resistência à flexão 33% maior e uma resistência interlaminar 40% mais elevada.

     

    “Este método nos permitiu ter mais controle sobre as propriedades dos compósitos poliméricos que emergem em macroescala. Acreditamos que nossa técnica é um caminho a seguir na ampliação do processamento de compósitos híbridos, que serão úteis para uma variedade de indústrias, incluindo a fabricação de aeronaves e automóveis,” disse o professor Amir Asadi.

     

     

    Bibliografia:

     

    Artigo: Hybrid Cellulose Nanocrystal-Bonded Carbon Nanotubes/Carbon Fiber Polymer Composites for Structural Applications
    Autores: Shadi Shariatnia, Annuatha V. Kumar, Ozge Kaynan, Amir Asadi
    Revista: Applied Nano Materials
    DOI: 10.1021/acsanm.0c00785