p (Phys.org) —Fitas de grafeno ultrafino combinadas com tinta de poliuretano destinadas a carros são perfeitas para o degelo de domos de radar militares sensíveis, de acordo com cientistas da Rice University. p O laboratório de arroz do químico James Tour, em colaboração com a Lockheed Martin, desenvolveu o composto para proteger radares marítimos e aéreos com um revestimento robusto que também é transparente para radiofrequências.

p A pesquisa foi publicada esta semana na revista American Chemical Society. Materiais Aplicados e Interfaces .

p Cúpulas de radar volumosas (conhecidas como "radomes"), como as vistas em navios militares, impedem a formação de gelo e chuva congelante diretamente nas antenas. Mas as próprias cúpulas também devem ser mantidas sem gelo que pode danificá-las ou torná-las instáveis. Esta tarefa é geralmente realizada com uma estrutura de metal que suporta e aquece alumina cerâmica (óxido de alumínio), Tour disse. Mas esses materiais são pesados, e os elementos metálicos devem ser instalados longe da fonte dos sinais de rádio para evitar interferências.

p "É muito difícil descongelar essas cúpulas de alumina, "Tour disse." É preciso muita energia para aquecê-los quando estão revestidos de gelo, porque eles são condutores muito ruins. "

p Insira o grafeno, a folha de carbono com um átomo de espessura que conduz eletricidade e, porque é tão fino, permite que as frequências de rádio passem sem obstáculos. O material de degelo em spray que incorpora nanofitas de grafeno seria mais leve, mais barato e mais eficaz do que os métodos atuais, Tour disse.

p "Isso começou quando (o engenheiro da Lockheed Martin) Vladimir Volman viu uma apresentação de Yu Zhu, um pós-doutorado em meu laboratório na época, "ele disse." Volman calculou que alguém poderia passar uma corrente através de um filme de grafeno com menos de 100 nanômetros de espessura e obter aquecimento resistivo que seria ótimo para degelo. Zhu estava apresentando sua técnica para borrifar filmes de nanofitas e Volman reconheceu o potencial. "

p O grafeno puro transmite eletricidade balisticamente e não produziria calor suficiente para derreter o gelo ou impedir a sua formação, mas as nanofitas de grafeno (GNRs) descompactadas de nanotubos de carbono de paredes múltiplas em um processo químico inventado pelo grupo Tour em 2009 fazem o trabalho muito bem, ele disse. Quando disperso uniformemente em um objeto sólido, as fitas se sobrepõem e os elétrons passam de um para o outro com resistência suficiente para produzir calor como subproduto. O efeito pode ser ajustado com base na espessura do revestimento, Tour disse.

p Em experimentos iniciais, a equipe liderada por Volman e Zhu revestiu uma superfície com GNRs solúveis. "Eles disseram que funciona muito bem, mas sai em nossos dedos quando o tocamos, "Tour disse.

p Ele encontrou a solução em uma loja de peças de automóveis em Houston. "Comprei tinta de poliuretano para automóveis, que é extremamente robusto. Em um carro, dura anos. Então, quando combinamos a tinta e GNRs e revestimos nossas amostras, tinha todas as propriedades de que precisávamos. "

p Amostras de laboratório de até dois metros quadrados foram montadas usando um substrato de polímero flexível, poliimida, que foi revestido por spray com tinta de poliuretano e deixado secar. O substrato revestido foi então colocado em uma placa de aquecimento para amolecer a tinta, e um fino casaco GNR foi retocado. Quando seco, as fitas embutidas tornaram-se impossíveis de remover. Tour disse que os pesquisadores também tentaram colocar GNRs sob a tinta de poliuretano com bons resultados.

p A camada de 100 nanômetros de GNRs - milhares de vezes mais fina que um fio de cabelo humano - foi ligada a eletrodos de platina. Usando a tensão comum aos sistemas de bordo, o composto foi suficiente para degelar amostras de laboratório resfriadas a -4 graus Fahrenheit em minutos. Experimentos posteriores descobriram que eles eram quase invisíveis para as frequências de rádio.

p Tour disse que a disponibilidade de nanofitas não é mais um problema, agora que estão sendo produzidas em quantidades industriais.

p "Agora vamos para o próximo nível, " ele disse, observando que os filmes GNR feitos em filmes transparentes podem ser úteis para descongelar pára-brisas de carros, um projeto que o laboratório pretende realizar.

p Volman sugeriu que o material se tornaria um concorrente atraente para os aerogéis baseados em nanotubos para descongelamento de aviões no inverno. "Temos a tecnologia; temos o material, "ele disse." É muito durável e pode ser pulverizado para aquecer qualquer tipo de superfície. "