p Ninguém contesta que os nanotubos de carbono têm o potencial de ser uma tecnologia maravilhosa:suas propriedades incluem uma condutividade térmica superior à do diamante, maior resistência mecânica do que o aço - ordens de magnitude por peso - e melhor condutividade elétrica do que o cobre. p Mas, como outras 'grandes tecnologias do futuro', estamos exagerando nos nanotubos? Eles estão perto de passar no teste real - o de uso prático generalizado? A resposta é um sim qualificado. O sucesso dos nanotubos de carbono (CNTs) é comprovado por uma estatística surpreendente:a capacidade de produção comercial mundial atualmente ultrapassa vários milhares de toneladas por ano, de acordo com o Dr. Michael De Volder, recém-nomeado professor do Instituto de Manufatura do Departamento de Engenharia. Mas é um nível de produção que levou cerca de 20 anos para ser alcançado.

p "O início da pesquisa generalizada de nanotubos de carbono foi precedido na década de 1990 pelo primeiro relatório científico de CNTs, embora nanofilamentos de carbono ocos tenham sido relatados já na década de 1950, "Dr. De Volder diz." No entanto, A atividade comercial relacionada a nanotubos de carbono cresceu substancialmente durante a última década. Desde 2006, a capacidade mundial de produção de nanotubos de carbono aumentou pelo menos dez vezes. "

p O recente artigo de revisão científica do Dr. De Volder sobre aplicações de nanotubos de carbono disponíveis comercialmente dá uma ideia de quão amplo é o impacto real que a tecnologia está começando a ter [M. De Volder et al, Ciência 339, 2013]. Pegue purificadores de água, por exemplo, o tamanho, área de superfície e propriedades de adsorção de nanotubos de carbono os tornam uma membrana ideal para filtrar produtos químicos tóxicos, sais dissolvidos e contaminantes biológicos da água. A empresa americana Seldon Technologies desenvolveu o MineralWater System usando sua "Nanomesh Purification Technology" - um sistema de filtração de nanotubo de carbono - para fazer exatamente isso. A empresa afirma que seu sistema fornece água potável sem o uso de produtos químicos, aquecer, ou energia:vital para uso em países em desenvolvimento, onde é mais necessário. O filtro remove patógenos e contaminantes, como vírus, bactérias, cistos e esporos, fornecendo água que atende ou excede o Padrão de Água Potável da USEPA. É adequado para uso em residências, escritórios, escolas, clínicas, e outros ambientes comerciais, Seldon diz.

p A enorme área de superfície dos nanotubos de carbono também está sendo explorada quando eles são usados ​​como eletrodos em baterias e capacitores para fornecer mais corrente e melhor estabilidade elétrica e mecânica do que outros materiais. Os esforços de pesquisa em todo o mundo neste campo têm fomentado o desenvolvimento de atividades comerciais em empresas como a Showa Denko (Baterias, Japão), e FastCAP (Supercaps, NÓS). As propriedades dos nanotubos de carbono os tornam ideais para melhorar diferentes tipos de estruturas - por exemplo, equipamentos esportivos, armadura corporal, veículos, etc, onde estão sendo amplamente usados. Os nanotubos criam redes dentro do material composto, por exemplo, para aumentar a rigidez e o amortecimento do material.

p Os fabricantes de esportes os usam em raquetes de tênis e badminton, e quadros de bicicletas. Mas enquanto os nanotubos de carbono estão sendo usados ​​em aplicações práticas, isso não significa que seu uso mais difundido não será isento de problemas.

p "Há uma série de obstáculos que ainda não resolvemos, "Dr. De Volder diz." Particularmente em alvos de ponta, como a busca por transistores melhores, a morfologia exata do nanotubo e a orientação da rede de grafeno em relação ao eixo do tubo - referido como sua quiralidade - é realmente importante. Neste momento, temos pouca capacidade de sintetizar nanotubos de carbono com tipos específicos de quiralidade e é isso que determina as propriedades semicondutoras versus condutoras dos nanotubos de carbono.

p “Uma das coisas interessantes que estão acontecendo é a melhoria nas simulações de computador de como os nanotubos de carbono são sintetizados, o que, esperançosamente, nos permitirá ajustar o processo de fabricação. E a microscopia eletrônica está tornando possível olhar para os nanotubos de carbono enquanto eles estão sendo formados, o que está ajudando a melhorar a compreensão do processo. "

p O próprio Dr. De Volder está trabalhando no desafio de dispositivos de produção em massa com centenas a milhares de nanotubos.

p "Infelizmente, quando você os reúne em grandes números, as cifras de mérito de suas propriedades costumam ser decepcionantes em comparação com o que se obtém de um nanotubo de carbono individual. Estou tentando desenvolver técnicas para reunir partículas de maneiras mais eficientes, ou olhando para novas propriedades emergentes dos materiais, dependendo de como você reúne os nanotubos de carbono. "

p No entanto, o progresso está acontecendo agora com SWNTs, com a empresa britânica Thomas Swan sendo líder mundial na fabricação de SWNTs com seu material Elicarb, agora sendo usado em áreas como compostos avançados, eletrônicos, armazenamento de energia, imprimir, papel e embalagens e células de combustível.

p Outro desenvolvimento recente em SWNTs - anunciado em junho pela Linde Electronics - é o desenvolvimento de uma tinta de nanotubo de carbono para uso em monitores, sensores e outros dispositivos eletrônicos. As aplicações potenciais incluem smartphones com tela de enrolar e um dispositivo GPS transparente embutido no pára-brisa de um carro.

p "A Linde agora está disponibilizando suas tintas de nanotubos para desenvolvedores, "diz o Dr. Sian Fogden, gerente de mercado e desenvolvimento de tecnologia para a unidade de nanomateriais da Linde. "Essas tintas contêm nanotubos de carbono de parede única e são produzidas sem danificar ou encurtar os nanotubos e, portanto, preservam as propriedades exclusivas dos nanotubos."

p A Linde afirma que este é um desenvolvimento marcante que melhora drasticamente o desempenho de filmes finos condutores transparentes feitos de tintas e abre a porta para o desenvolvimento de aplicações de nanotubos de carbono não apenas em produtos eletrônicos de consumo, mas também os setores de saúde e fabricação de sensores.

p Como os nanotubos são longos e finos, eles têm altas forças de van der Waals entre eles e eles ficam juntos. A maneira padrão de separá-los é usando ondas sonoras de alta potência. Mas isso pode danificar os nanotubos e afetar suas propriedades.

p "Com nossas tintas, usamos um processo chamado Salt Enhanced Electrostatic Repulsion (SEER) que não requer sonicação, mas que produz soluções de nanotubos de carbono individuais, mantendo o comprimento do nanotubo, "Dr. Fogden diz." Só muito recentemente produtos como telas sensíveis ao toque começaram a ser produzidos, contendo nanotubos de carbono de parede única e esses dispositivos ainda não foram lançados no mercado de consumo completo. Somente quando o material bruto de nanotubos de carbono puder ser totalmente processado de maneira confiável e repetível, eles serão usados ​​em produtos eletrônicos de consumo em grande escala. "

p Outro desenvolvimento intrigante recente em eletrônica e computação vem da empresa norte-americana Nantero, que afirma estar comercializando dispositivos semicondutores baseados em nanotubos de carbono, incluindo memória, lógica e outros.

p “Desenvolvemos o NRAM, uma RAM não volátil de alta densidade e o objetivo é servir como uma tecnologia de memória universal, "diz o ceo Greg Schmergel." NRAM pode ser fabricado tanto para aplicativos de memória autônoma quanto para embutidos e as amostras já foram enviadas para clientes selecionados e estão em desenvolvimento em várias fábricas CMOS de produção pela Nantero e seus licenciados. Essas amostras são matrizes multimegabit que demonstram alto rendimento, altas velocidades, confiabilidade e baixo consumo de energia. "

p Nantero claims it is the first company to actively develop semiconductor products using carbon nanotubes suitable for production in a standard cmos fab.

p "The main obstacle in the past has been the fact that carbon nanotubes have not been compatible with existing semiconductor fabs, " Schmergel says. "At Nantero, we have solved that by developing a cmos compatible carbon nanotube material that can be accepted into any fab in the world and manufacturing processes compatible with existing semiconductor manufacturing equipment. So our memory and other carbon nanotube devices can be made in any cmos fab at high volumes.

p Using existing processes means reliability and reproducibility is far higher." Nantero's microelectronic grade carbon nanotube material is now available commercially through licensee Brewer Science.

p This could be a pointer to the longer term future, involving mainstream computing. At Stanford University recently, a team announced the first functioning computer built from carbon nanotubes. Despite featuring just 178 transistors and running at 1kHz, the computer is nevertheless 'Turing complete', meaning it can do anything today's machines can do, just much slower.

p Mas, in a few years time, billions of carbon nanotubes may be on our desks and in our pockets.