p Pesquisadores da Northwestern University criaram a nanoengenharia de um novo tipo de fibra que poderia ser mais resistente do que o Kevlar. p Trabalhando em uma equipe multidisciplinar que inclui grupos de outras universidades e da MER Corporation, Horacio Espinosa, James N. e Nancy J. Farley Professor em Manufatura e Empreendedorismo na Escola McCormick de Engenharia e Ciências Aplicadas, e seu grupo criou uma fibra de alto desempenho a partir de nanotubos de carbono e um polímero que é extremamente resistente, Forte, e resistente a falhas. Usando métodos de teste de microscopia eletrônica in-situ de última geração, o grupo foi capaz de testar e examinar as fibras em muitas escalas diferentes - da nanoescala à macroescala - o que os ajudou a entender exatamente como pequenas interações afetam o desempenho do material. Seus resultados foram publicados recentemente na revista ACS Nano .

p "Queremos criar fibras de nova geração que exibam resistência e tenacidade superiores, "disse Espinosa disse." Um grande problema nas fibras de engenharia é que elas são fortes ou dúcteis - queremos uma fibra que seja as duas coisas. As fibras que fabricamos apresentam uma ductilidade muito elevada e uma tenacidade muito elevada. Eles podem absorver e dissipar grandes quantidades de energia antes de falhar. Também observamos que a resistência do material permanece muito, muito alto, que não foi mostrado antes. Essas fibras podem ser usadas para uma ampla variedade de aplicações de defesa e aeroespaciais. "

p O projeto faz parte do programa Multidisciplinary University Research Initiative (MURI) do Departamento de Defesa, que apóia a pesquisa por equipes de investigadores que cruzam mais de uma ciência tradicional e disciplina de engenharia. Espinosa e seus colaboradores receberam US $ 7,5 milhões do Escritório de Pesquisa do Exército dos EUA para o estudo de fibras disruptivas, que poderia ser usado em coletes à prova de balas, pára-quedas, ou materiais compostos usados ​​em veículos, aviões e satélites.

p Para criar a nova fibra, pesquisadores começaram com nanotubos de carbono - moléculas de carbono de formato cilíndrico, que individualmente têm uma das maiores resistências de qualquer material na natureza. Quando você agrupa nanotubos, Contudo, eles perdem a força - os tubos começam a deslizar lateralmente entre si.

p Trabalhando com a MER Corporation e usando o reator CVD da corporação, a equipe adicionou um polímero aos nanotubos para ligá-los, e, em seguida, fiar o material resultante em fios. Em seguida, eles testaram a resistência e as taxas de falha do material usando testes SEM in-situ, que usa um microscópio poderoso para observar a deformação dos materiais sob um feixe de elétrons de varredura. Esta tecnologia, que só esteve disponível nos últimos anos, permite que os pesquisadores tenham imagens de materiais com resolução extremamente alta à medida que se deformam e falham e permite que os pesquisadores estudem os materiais em várias escalas diferentes. Eles podem examinar feixes individuais de nanotubos e a fibra como um todo.

p "Aprendemos em várias escalas como este material funciona, "disse Tobin Filleter, pesquisador de pós-doutorado no grupo de Espinosa. "Precisamos entender como as moléculas funcionam nessas escalas nanométricas para criar fibras cada vez mais resistentes no futuro."

p O resultado é um material mais resistente do que o Kevlar - o que significa que tem uma capacidade maior de absorver energia sem quebrar. Mas o Kevlar é ainda mais forte - o que significa que tem uma maior resistência ao fracasso. Próximo, os pesquisadores esperam continuar a estudar como projetar as interações entre os feixes de nanotubos de carbono e entre os nanotubos dentro do próprio feixe.

p "Nanotubos de carbono, os blocos de construção em nanoescala dos fios desenvolvidos, ainda são 50 vezes mais fortes do que o material que criamos, "disse Mohammad Naraghi, pesquisador de pós-doutorado no grupo de Espinosa. "Se pudermos projetar melhor as interações entre os pacotes, podemos tornar o material mais forte. "

p O grupo está atualmente estudando técnicas - como reticulação covalente de tubos dentro de feixes usando radiação de elétrons de alta energia - para ajudar a projetar melhor essas interações.

p Filleter e Naraghi disseram que este trabalho não teria sido possível sem a equipe interdisciplinar que inclui a fusão da academia com a indústria.

p "Trabalhar em um ambiente onde podemos trocar informações de um lado para outro é uma oportunidade única que levará a tecnologia ainda mais longe, "Naraghi disse." MER nos deu uma matéria-prima única e uma perspectiva comercial do projeto. Por sua vez, nós fornecemos o conhecimento científico fundamental. "