p (Phys.org) - Em uma base libra por libra, fibras baseadas em nanotubos de carbono inventadas na Rice University têm maior capacidade de transportar corrente elétrica do que cabos de cobre da mesma massa, de acordo com novas pesquisas. p Embora os nanotubos individuais sejam capazes de transmitir quase 1, 000 vezes mais corrente do que cobre, os mesmos tubos coalescidos em uma fibra usando outras tecnologias falham muito antes de atingir essa capacidade.

p Mas uma série de testes na Rice mostrou que a fibra de nanotubo de carbono fiado a úmido ainda venceu com facilidade o cobre, carregando até quatro vezes mais corrente do que um fio de cobre da mesma massa.

p Este, disseram os pesquisadores, torna os cabos baseados em nanotubos uma plataforma ideal para transmissão de energia leve em sistemas onde o peso é um fator significativo, como aplicações aeroespaciais.

p A análise conduzida pelos professores do Rice Junichiro Kono e Matteo Pasquali apareceu online esta semana na revista. Materiais Funcionais Avançados . Apenas um ano atrás, o jornal Ciência relatou que o laboratório de Pasquali, em colaboração com cientistas da empresa holandesa Teijin Aramid, criou uma fibra condutora muito forte de nanotubos de carbono.

p Os cabos de transmissão atuais feitos de cobre ou alumínio são pesados ​​porque sua baixa resistência à tração requer reforço com núcleo de aço.

p Os cientistas que trabalham com materiais em nanoescala há muito pensam que existe uma maneira melhor de mover a eletricidade daqui para lá. Certos tipos de nanotubos de carbono podem transportar muito mais eletricidade do que cobre. O cabo ideal seria feito de longos nanotubos metálicos de "poltrona" que transmitissem corrente a grandes distâncias com perda desprezível, mas tal cabo não é viável porque ainda não é possível fabricar poltronas puras em massa, Pasquali disse.

p Enquanto isso, o laboratório Pasquali criou um método para girar a fibra a partir de uma mistura de tipos de nanotubos que ainda superam o cobre. O cabo desenvolvido por Pasquali e Teijin Aramid é forte e flexível, embora tenha 20 mícrons de largura, é mais fino que um cabelo humano.

p Pasquali voltou-se para Kono e seus colegas, incluindo o autor principal Xuan Wang, um pesquisador de pós-doutorado na Rice, para quantificar as capacidades da fibra.

p Pasquali disse que houve uma desconexão entre os engenheiros elétricos que estudam a capacidade de carga atual dos condutores e os cientistas de materiais que trabalham com nanotubos de carbono. "Isso gerou alguma confusão na literatura sobre as comparações certas a serem feitas, "ele disse." Jun e Xuan realmente descobriram como fazer essas medições bem e comparar maçãs com maçãs. "

p Os pesquisadores analisaram a "capacidade de carga de corrente" da fibra (CCC), ou ampacidade, com um equipamento personalizado que lhes permitiu testá-lo ao lado de cabos de metal do mesmo diâmetro. Os cabos foram testados enquanto estavam suspensos ao ar livre, no vácuo e em ambientes de nitrogênio ou argônio.

p Os cabos elétricos aquecem devido à resistência. Quando a carga atual excede a capacidade segura do cabo, eles ficam muito quentes e quebram. Os pesquisadores descobriram que as fibras de nanotubos expostas ao nitrogênio tiveram o melhor desempenho, seguido por argônio e ao ar livre, todos os quais foram capazes de resfriar por convecção. As mesmas fibras de nanotubos no vácuo só podiam resfriar por radiação e tinham o menor CCC.

p "O resultado é que essas fibras têm o maior CCC já relatado para qualquer fibra à base de carbono, "Kono disse." O cobre ainda tem melhor resistividade em uma ordem de magnitude, mas temos a vantagem de que a fibra de carbono é leve. Então, se você dividir o CCC pela massa, nós ganhamos."

p Kono planeja investigar e explorar mais os aspectos multifuncionais da fibra, incluindo aplicações de dispositivos optoeletrônicos flexíveis.

p Pasquali sugeriu que as fibras semelhantes a fios são leves o suficiente para fornecer energia aos veículos aéreos. "Suponha que você queira impulsionar um veículo aéreo não tripulado a partir do solo, "ele meditou." Você poderia fazer isso como uma pipa, com energia fornecida por nossas fibras. Eu gostaria que Ben Franklin estivesse aqui para ver isso! "