p ANN ARBOR, Mich .--- pináculos torcendo, anéis concêntricos, e pétalas curvadas graciosamente são algumas das novas formas tridimensionais que os engenheiros da Universidade de Michigan podem fazer a partir de nanotubos de carbono usando um novo processo de fabricação. p O processo é chamado de "formação capilar, "e aproveita a ação capilar, o fenômeno em ação quando os líquidos parecem desafiar a gravidade e sobem por conta própria por conta própria.

p As novas formas em miniatura, que são difíceis, senão impossíveis de construir usando qualquer material, têm o potencial de aproveitar a mecânica excepcional, térmico, elétrico, e propriedades químicas dos nanotubos de carbono em uma forma escalonável, disse A. John Hart, professor adjunto do Departamento de Engenharia Mecânica e da Escola de Arte e Design.

p Eles podem levar a sondas que podem interagir com células e tecidos individuais, novos dispositivos microfluídicos, e novos materiais com uma colcha de retalhos personalizada de texturas e propriedades de superfície.

p Um artigo sobre a pesquisa foi publicado na edição de outubro de Materiais avançados , e é destaque na capa.

p "É fácil fazer nanotubos de carbono retos e verticais como edifícios, "Hart disse." Não foi possível torná-los em formas mais complexas. Montar nanoestruturas em formas tridimensionais é um dos principais objetivos da nanotecnologia. O método de formação capilar pode ser aplicado a muitos tipos de nanotubos e nanofios, e sua escalabilidade é muito atraente para a manufatura. "

p O método de Hart começa estampando padrões em um wafer de silício. Sua tinta, neste caso, é o catalisador de ferro que facilita o crescimento vertical dos nanotubos de carbono nas formas padronizadas. Em vez de carimbar um tradicional, grade uniforme de círculos, Círculos vazios do carimbo Hart, semicírculos e círculos com os menores cortados de seus centros. As formas são organizadas em diferentes orientações e agrupamentos. Um desses agrupamentos é um pentágono de semicírculos com seus lados planos voltados para fora.

p Ele usa o processo tradicional de "deposição de vapor químico" para fazer crescer os nanotubos nos padrões prescritos. Em seguida, ele suspende o wafer de silício com sua floresta de nanotubos sobre um copo de um solvente fervente, como acetona. Ele deixa a acetona condensar nos nanotubos, e depois deixa a acetona evaporar.

p Conforme o líquido se condensa, as forças de ação capilar entram em ação e transformam os nanotubos verticais nas intrincadas estruturas tridimensionais. Por exemplo, meio-cilindros altos de nanotubos dobram-se para trás para formar uma forma semelhante a uma flor tridimensional.

p “Nós programamos a formação de formas 3D com esses padrões 2D, "Hart disse." Nós descobrimos que a forma inicial influencia como as forças capilares mudam a geometria das estruturas. Alguma curva, outros torcem, e podemos combiná-los da maneira que quisermos. "

p O processo de formação de capilares permite que os pesquisadores criem grandes lotes de microestruturas 3D - todas muito menores do que um milímetro cúbico - em áreas essencialmente ilimitadas, Hart disse. Além disso, os pesquisadores mostram que suas estruturas 3D são até 10 vezes mais rígidas do que os polímeros típicos usados ​​na microfabricação. Assim, eles podem ser usados ​​como moldes para a fabricação das mesmas formas 3D em outros materiais.

p "Gostaríamos de pensar que isso abre a ideia de criar superfícies e materiais nanoestruturados personalizados com geometrias e propriedades que variam localmente, "Hart disse." Agora, pensamos nos materiais como tendo as mesmas propriedades em todos os lugares, mas com essa nova técnica podemos sonhar em projetar a estrutura e as propriedades de um material juntos. "