p (Phys.org) - Pesquisadores da North Carolina State University desenvolveram novas técnicas para esticar nanotubos de carbono (CNT) e usá-los para criar compostos de carbono que podem ser usados ​​como mais fortes, materiais mais leves em tudo, desde aviões a bicicletas. p Ao esticar o material CNT antes de incorporá-lo em um composto para uso em produtos acabados, os pesquisadores endireitam os CNTs no material, o que melhora significativamente sua resistência à tração - e aumenta a rigidez do material composto e sua condutividade elétrica e térmica.

p Compósitos de fibra de carbono de última geração são usados ​​atualmente para construir aviões e outros produtos quando fortes, materiais leves são desejáveis. Aviões mais leves, por exemplo, são mais eficientes em termos de combustível. Contudo, pesquisadores há muito pensaram que se esses compostos pudessem ser feitos com CNTs, eles poderiam ser tão fortes, mas 10 vezes mais leve. Ou podem ter o mesmo peso, mas 10 vezes mais forte.

p A criação de um composto CNT forte requer quatro recursos. Primeiro, ele precisa de CNTs longos, que são mais eficazes no transporte de cargas. Segundo, os CNTs precisam ser alinhados em linhas. Terceiro, os CNTs no material são mantidos juntos por um polímero ou resina, e você precisa ter uma alta proporção de CNTs para polímero no material composto acabado. Quarto, você precisa que os CNTs sejam o mais simples possível, para que o material suporte o peso de maneira uniforme.

p Por décadas, os pesquisadores não conseguiram atingir esses objetivos. Mas agora uma equipe de pesquisa, liderado pelo Dr. Yuntian Zhu, professor de ciência de materiais e engenharia na NC State, desenvolveu uma solução.

p "A nova técnica começa com uma matriz CNT, "Zhu diz, "que se parece com uma floresta de CNTs crescendo a partir de um substrato plano." Como a proporção desses CNTs é alta, eles são longos e magros - não rígidos. Isso significa que os CNTs estão encostados uns nos outros na matriz. "Pegando os CNTs em uma extremidade da matriz, somos capazes de puxá-los para os lados - e todos os outros CNTs na matriz tombam na mesma direção, "Diz Zhu. Isso resulta em CNTs com bom alinhamento.

p Esses CNTs alinhados são então enrolados em um carretel giratório e pulverizados com uma solução de polímero para unir os CNTs. Isso cria um material composto em forma de fita que tem uma alta porcentagem de CNTs por volume, que, por sua vez, pode ser usado para fazer estruturas compostas de CNT para uso em produtos acabados como aviões e bicicletas. Mas isso não resolve a necessidade de endireitar os CNTs.

p Para endireitar os CNTs, Zhu e sua equipe esticaram os CNTs enquanto os nanotubos eram puxados para o carretel giratório. Esse processo melhora a resistência à tração da "fita" composta de CNT em aproximadamente 90 por cento (para uma média de 3,5 gigapascais) e a rigidez em mais de 100 por cento. Endireitando os CNTs, os pesquisadores também foram capazes de quase triplicar a condutividade térmica do composto CNT, a 40 watts por metro por Kelvin. A condutividade elétrica foi aumentada em 50 por cento para 1, 230 siemens por metro.

p O artigo sobre esticar os CNTs para endireitá-los, "Ultra forte, Filmes rígidos e multifuncionais montados a partir de nanotubos de carbono superalinhados, "é publicado online na edição inaugural da revista Cartas de pesquisa de materiais .