p (PhysOrg.com) - Pesquisadores do Imperial College London desenvolveram um versátil, método prático e eficiente para ativar sítios na superfície de nanotubos de carbono (CNTs) e, posteriormente, ligar uma ampla gama de moléculas a eles. Este novo método permitirá a fabricação em grande escala de CNTs modificados. p O novo método, relatado este mês no jornal Ciência Química , supera um grande obstáculo no desenvolvimento de aplicações em escala industrial para CNTs. Ele fornece aos fabricantes um método que, em princípio, pode ser usado para modificar a química da superfície da estrutura subjacente do nanotubo, em grande escala. A modificação da superfície pode fornecer novas propriedades ou permitir etapas de processamento subsequentes:por exemplo, moléculas enxertadas nos CNTs podem introduzir atividade catalítica ou fornecer compatibilidade com solventes específicos.

p Nossa abordagem é potencialmente um passo muito significativo para a fabricação de nanotubos de carbono com características químicas específicas, a chamada funcionalização, em escala industrial, "disse o professor Milo Shaffer, autor principal do estudo do Departamento de Química do Imperial College London. "Nosso método é extremamente prático porque, em princípio, pode explorar a infraestrutura existente e ainda assim permanece extremamente versátil; a enorme variedade de moléculas que podem ser ligadas aos CNTs torna a tecnologia adaptável a quase todas as aplicações. "

p "Nossa técnica é intrinsecamente escalável e, pela primeira vez, deve ser viável funcionalizar os CNTs na mesma escala em que são produzidos. Essa mudança é significativa, pois a capacidade atual da indústria de fabricar CNTs é de centenas, se não milhares, de vezes maior do que sua capacidade de adicionar química de superfície complexa. Esta técnica deve aumentar a disponibilidade de CNTs funcionalizados, possibilitar novas aplicações que requerem manufatura em massa, e, portanto, aumentar o crescimento do mercado, "acrescentou o professor Shaffer.

p O método que o professor Shaffer e seus colegas desenvolveram deve permitir que os CNTs sejam prontamente adaptados para aplicações potenciais, como redes de sensores, filtros, eletrodos para dispositivos eletroquímicos, catalisadores avançados e para melhorar a compatibilidade do CNT em, por exemplo, materiais compósitos, solventes, e eletrólitos.

p A etapa principal no novo método envolve a ativação de CNTs em altas temperaturas sob uma atmosfera inerte ou vácuo. O tratamento de alta temperatura conduz a dessorção de óxidos superficiais na superfície CNT, produzindo radicais reativos que podem subsequentemente ligar uma ampla gama de moléculas funcionais para modificar as propriedades físico-químicas do CNT. Os radicais também podem iniciar a polimerização de monômeros, de modo que os oligômeros de moléculas funcionais são ligados aos CNTs. O tratamento não causa nenhum dano significativo à estrutura do CNT, porque os locais de superfície que ele ativa já estão presentes em nanotubos fabricados usando métodos industriais padrão. O número de sites reativos, e, portanto, o grau de funcionalização, pode ser aumentado por etapas de oxidação adicionais.

p A equipe do professor Shaffer demonstrou que as moléculas funcionais são ligadas a, e uniformemente distribuído, superfície dos CNTs. Enquanto as moléculas estão ligadas a densidades relativamente baixas, o grau de funcionalização é suficiente para oferecer benefícios em aplicações industriais. A equipe já demonstrou a fixação de partículas de metal catalíticas, solubilidades aprimoradas, e umedecimento melhorado com matrizes poliméricas.

p O professor Shaffer disse:"O tratamento térmico para ativar os CNTs é compatível com algumas tecnologias de produção existentes e pode ser facilmente adotado para trabalhar com outras. Onde as moléculas funcionais a serem adicionadas são voláteis, o método pode ser realizado na fase gasosa sem a necessidade de solventes, em qualquer fase. A ausência de solvente simplifica a purificação dos CNTs funcionalizados e, visto que muitos solventes usados ​​em métodos de ativação úmida são corrosivos e tóxicos, esta opção tem benefícios ambientais e de controle de perigos. Também tem a vantagem de ser menos prejudicial, menos desperdício, e menos demorado do que os métodos existentes. "