p Pense nisso como cozinhar com espaguete de carbono:um pesquisador da Kansas State University está desenvolvendo novas maneiras de criar e trabalhar com nanotubos de carbono - tubos ultra-pequenos que parecem pedaços de espaguete ou barbante. p Esses nanotubos de carbono - feitos de grafeno, uma folha de carbono com a espessura de um átomo - tem os ingredientes perfeitos para melhorar os detectores de laser e baterias recarregáveis, de acordo com a pesquisa de Gurpreet Singh, professor assistente de engenharia mecânica e nuclear. Singh está trabalhando em vários projetos com nanotubos de carbono e material cerâmico derivado de polímero.

p Um projeto envolve novas maneiras de cozinhar ou criar um material de nanotubo de carbono de cerâmica. A maneira convencional de fazer esse tipo de material é usar um polímero líquido, despeje em um molde e leve ao forno até que o polímero forme uma cerâmica.

p A equipe de Singh tentou uma nova abordagem. Eles estão entre os primeiros a criar seu próprio polímero líquido modificado com quatro ingredientes:silício, boro, carbono e nitrogênio. Mas ao invés de aquecer este polímero líquido em um forno, eles o aqueciam em um micro-ondas convencional - o tipo usado em cozinhas. Eles descobriram que o microondas aquece os nanotubos tão bem quanto um forno.

p “O que fizemos foi reduzir o tempo de construção da cerâmica, "Disse Singh." Se você usa um forno ou aquecedor, você tem que aquecê-lo por um tempo. Com o microondas, é um aquecimento rápido em poucos minutos. "

p O trabalho deles - em co-autoria com seu colega de universidade William Kuhn, professor de engenharia elétrica e da computação - apareceu recentemente na revista Materiais Aplicados e Interfaces , publicado pela American Chemical Society. Outra publicação envolvendo processamento convencional aparecerá no Jornal da American Ceramic Society .

p Uma vez que este material de nanotubo de carbono de cerâmica é criado, ele tem vários aplicativos. A equipe de Singh está envolvida em um projeto com a Equipe de Radiometria a Laser do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, ou NIST, em Boulder, Colo., que trabalha para desenvolver métodos de medição para lasers industriais de alta potência para fabricação.

p A equipe de Singh está ajudando o instituto a melhorar a forma como a potência do laser é medida. Atualmente, as medições a laser envolvem um detector de cobre em forma de cone coberto com tinta de carbono. O laser brilha através do cone, é absorvido pela tinta preta, aquece o cone de cobre e, em seguida, aquece uma cachoeira na extremidade posterior do detector. Ao medir o aumento da temperatura da água, os cientistas podem determinar a energia do laser.

p A equipe de Singh melhorou esse processo ao fazer o detector em forma de cone de material composto de nanotubo de carbono de cerâmica. Como a cerâmica pode suportar altas temperaturas, protege os nanotubos, que absorvem a luz do laser para aquecer o cone.

p “Estamos verificando a estabilidade do material, "Singh disse." Estamos caracterizando isso e, em seguida, enviando as amostras para o NIST para teste. "

p Outro projeto da equipe de Singh usa o nanotubo de carbono de cerâmica para melhorar o desempenho das baterias recarregáveis. O material aborda quatro maneiras de melhorar as baterias recarregáveis:ter uma maior capacidade de armazenamento, tendo uma bateria de longa duração, recarregando rapidamente e fornecendo muita energia em um curto espaço de tempo.

p Esses materiais cerâmicos podem armazenar lítio reversivelmente, o que significa que o lítio pode entrar e sair dele. As baterias recarregáveis ​​atuais usam grafite para armazenar lítio. Mas à medida que o grafite se desgasta, uma bateria se torna menos eficiente e permanecerá carregada por um período menor de tempo.

p A capacidade de recarregar rapidamente e fornecer muita energia em um curto espaço de tempo é especialmente importante para carros elétricos. Muitos projetos atuais de carros elétricos levam várias horas para recarregar e demoram muito para acelerar. Os cientistas que desejam criar uma bateria que possa ser recarregada em alguns minutos e fornecer energia rapidamente podem agora ter uma solução.

p A equipe de Singh já obteve sucesso inicial com seu trabalho:pesquisas preliminares mostram que quando o material cerâmico é usado em baterias, ele dobra ou triplica a capacidade da bateria para alta corrente. O material também é termodinamicamente estável, para que ele possa sobreviver a ciclos mais longos.

p “Seria muito bom ter um material de alta capacidade, pode ser carregado rapidamente e também é estável, "Disse Singh." Com este material cerâmico, deve ser forte o suficiente para que com o tempo não se degrade. Esse é o objetivo final. "

p Seu trabalho de bateria aparecerá ainda este ano no jornal Nanomateriais e energia , publicado pela Instituição dos Engenheiros Civis. Os pesquisadores estão atualmente carregando e recarregando as baterias por vários ciclos para entender quanto tempo as baterias feitas com os materiais podem durar.

p Um projeto final da equipe de Singh envolve o uso de "nanodedos, "que são agulhas afiadas de tungstênio que podem sondar e pegar nanotubos de carbono. Os pesquisadores usam esses nanodedos sob um microscópio eletrônico para realizar estudos com nanotubos de carbono individuais e nanofios de cerâmica.

p A pesquisa de Singh foi apoiada com $ 57, 000 do programa EPSCoR com a National Science Foundation. Sua equipe de pesquisa consiste em dois alunos de pós-graduação - Romil Bhandavat e Lamuel David, ambos alunos de doutorado em engenharia mecânica, Índia, - e um estudante de graduação, Uriel Barrera, um estudante do segundo ano em engenharia mecânica, Olathe.