p uma rede cilíndrica de moléculas conhecidas como nanotubos de carbono - está atraindo muita atenção dos pesquisadores da indústria atualmente. p Nanotubos de carbono (CNTs) podem ser aplicados como aditivos a vários materiais estruturais por meio de um processo denominado adsorção, onde eles são usados ​​para modificar a superfície de materiais industriais a fim de alcançar certas propriedades, tais como revestimentos repelentes de água para pára-brisas de automóveis e revestimentos hidrofílicos para lentes de contato. Este potencial atraiu o interesse de pesquisadores da indústria em muitas áreas, como materiais aeroespaciais / navais, produtos nanoelétricos, dispositivos ópticos, sensores químicos, suportes de catalisador, tratamentos de água / gás, portadores de drogas e tecidos artificiais.

p Os CNTs são compostos do mesmo elemento que os diamantes, mas com um arranjo estrutural diferente, e possuem extraordinárias térmicas, propriedades mecânicas e elétricas. Nanotubos individuais alinham-se naturalmente em "cordas" cilíndricas mantidas juntas pelas forças de van der Waals, as forças de atração encontradas entre os átomos, moléculas e superfícies e causados ​​por correlações na polaridade flutuante de outras partículas próximas.

p Sadhan C. Jana, Ph.D., professor de Engenharia de Polímeros da Universidade de Akron (UA), tem estudado as propriedades interessantes dessas moléculas simulando essas estruturas microscópicas usando os poderosos sistemas do Ohio Supercomputer Center (OSC).

p "O maior obstáculo na realização de todo o potencial dos CNTs é a formação de aglomerados devido a van der Waals e as interações eletrostáticas entre as partículas individuais de CNT, "explicou Jana." Os pesquisadores desenvolveram várias metodologias para enfraquecer essas interações. "

p Duas abordagens principais são seguidas na aplicação de CNTs a superfícies de materiais - funcionalização covalente e não covalente. Na funcionalização covalente, ligações químicas são formadas com os átomos de carbono da superfície, um processo que freqüentemente altera as características grafíticas dos CNTs e compromete a condutividade elétrica e a resistência mecânica da molécula. Em contraste, a funcionalização não covalente utiliza moléculas de ligação exclusivamente projetadas, um segmento molecular que ajuda a melhorar a estabilidade dos CNTs, criando "laços" entre os CNTs e as cadeias de polímero ou moléculas de solvente para fornecer resistência excepcional, resistência ao impacto e resistência à fissuração.

p "As simulações de nanocompósitos poliméricos em solução são tarefas intensas para a CPU, "disse Jie Feng, um pesquisador de pós-doutorado trabalhando com Jana na UA. "Em nossa abordagem, a resolução da simulação é aumentada para as partes que são de extrema importância, por exemplo, os fenômenos nas ou perto das superfícies dos nanotubos, enquanto a baixa resolução é usada para simulação das partes do sistema, como o movimento das moléculas de solvente. "

p Jana e Feng conduziram simulações de moléculas de ligação aderentes em superfícies de materiais e obtiveram estimativas de propriedades mecânicas aprimoradas e condutividade térmica. Sua pesquisa se concentra em obter uma compreensão fundamental do mecanismo de transferência física - ou "adsorção" - de tais moléculas de ligação de soluções em superfícies de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs). As moléculas de ligação podem incluir polímeros, surfactantes ou biopolímeros. Os CNTs tratados com as moléculas de ligação podem ser usados ​​na fabricação de sensores e dispositivos ou podem ser compostos com os polímeros hospedeiros para criar compostos de polímero em massa.

p Os pesquisadores de Akron estão colaborando com experimentalistas em duas empresas sediadas em Ohio, Zyvex Technologies e PolyOne Corporation, para realizar esta pesquisa. Os pesquisadores acreditam que sua pesquisa fornecerá à indústria orientação e explicações teóricas para auxiliar no desenvolvimento de moléculas de ligação e materiais compostos de valor agregado para o setor automotivo. aplicações da indústria naval e aeroespacial.

p "Com a rica história de manufatura deste estado, materiais avançados são um ajuste natural para a equipe e recursos do Ohio Supercomputer Center, "observou Ashok Krishnamurthy, diretor co-executivo interino da OSC. "A pesquisa de nanotubos de carbono do Dr. Jana é extremamente adequada para nossos sistemas e tem grande potencial para ajudar a promover a reputação da indústria de Ohio como uma que compete na vanguarda."

p Os sistemas OSC são particularmente adequados para aplicações de pesquisa industrial. O centro criou o programa internacionalmente reconhecido Blue Collar Computing ™ em 2004 para promover o uso da supercomputação pela indústria. Acesso a modelagem poderosa, recursos de simulação e análise fornecem às empresas uma vantagem competitiva por meio de processos de manufatura aprimorados que podem reduzir o tempo, mão de obra e custo necessários para levar os produtos ao mercado. No ano fiscal de 2011, A indústria consumiu quase 1,5 milhão de horas de CPU no cluster Glenn IBM 1350 Opteron da OSC.