Os nanotubos de carbono podem ser descompactados em nanofitas, disparando-os em alta velocidade em um alvo, mas apenas aqueles que pousam longitudinalmente vão descompactar, de acordo com pesquisadores da Rice University. Os testes avaliaram os nanotubos que impactaram o alvo em vários ângulos para ver os resultados. Crédito:Ajayan Group / Rice University
(Phys.org) - Nanotubos de carbono "descompactados" em nanofitas de grafeno por um processo químico inventado na Rice University estão encontrando uso em todos os tipos de projetos, mas os cientistas do Rice encontraram agora uma maneira livre de produtos químicos para descompactá-los.
O cientista do laboratório de materiais do Rice, Pulickel Ajayan, descobriu que os nanotubos que atingem uma extremidade do alvo primeiro se transformam em aglomerados irregulares de átomos. Mas os nanotubos que acontecem ao lado do alvo se descompactam em fitas úteis que podem ser usadas em materiais compostos para resistência e aplicações que tiram proveito de suas propriedades elétricas desejáveis.
Os pesquisadores do Rice liderados pelo estudante de graduação Sehmus Ozden relataram suas descobertas na revista American Chemical Society. Nano Letras .
O resultado foi uma surpresa, Ozden disse. "Até agora, sabíamos que poderíamos usar forças mecânicas para encurtar e cortar nanotubos de carbono. Esta é a primeira vez que mostramos nanotubos de carbono podem ser descompactados usando forças mecânicas. "
Os pesquisadores dispararam pelotas de orientação aleatória, nanotubos de carbono com paredes múltiplas de uma arma leve de gás construída pelo cientista de materiais do laboratório Rice, Enrique Barrera, com financiamento da NASA. Os peletes impactaram um alvo de alumínio em uma câmara de vácuo a cerca de 15, 000 milhas por hora. Quando eles inspecionaram o entulho de carbono resultante, eles encontraram nanotubos que se chocaram com a extremidade do alvo primeiro ou em um ângulo agudo simplesmente se deformaram em um nanotubo amassado. Mas os tubos que atingem o comprimento na verdade se dividem em tiras com bordas irregulares.
"Os testes de impacto de hipervelocidade são usados principalmente para simular o impacto de diferentes projéteis em escudos, espaçonaves e satélites, Ozden disse. "Estávamos investigando possíveis aplicações para nanotubos de carbono no espaço quando obtivemos este resultado."
Simulações moleculares e imagens de microscópio eletrônico mostram o que acontece com um nanotubo de carbono quando a extremidade dele atinge um alvo diretamente a cerca de 15, 000 milhas por hora. Os pesquisadores da Rice University descobriram que os nanotubos se dividem em nanofitas úteis. Crédito:Ajayan Group / Rice University)
O efeito foi confirmado por meio de simulações moleculares. Eles mostraram que quando tubos de paredes múltiplas impactam o alvo, o tubo externo se achata, acertar os tubos internos e descompactá-los por sua vez. Nanotubos de parede única fazem exatamente o oposto; quando o tubo se achata, a parede inferior atinge o interior da parede superior, que descompacta do meio para as bordas.
Ozden explicou que a distribuição uniforme de estresse ao longo do nanotubo que se agita, que é muitas vezes mais longo do que largo, quebra as ligações de carbono em uma linha quase simultaneamente.
Os pesquisadores disseram que 70 a 80 por cento dos nanotubos em uma pelota se descompactam em um grau ou outro.
Da esquerda, Sehmus Ozden, pesquisadores da Rice University, Enrique Barrera e Robert Vajtai na arma de hipervelocidade usada para disparar pelotas de nanotubos em um alvo de alumínio. Os pesquisadores descobriram que a colisão dividiria os tubos que atingiam o alvo no sentido do comprimento em nanofitas. Ozden e Vajtai seguram placas de alumínio com buracos profundos causados por pequenos objetos que as atingem a 15, 000 milhas por hora. A arma foi construída com o apoio da NASA para simular o impacto de micrometeoritos em espaçonaves. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
Ozden disse que o processo elimina a necessidade de limpar resíduos químicos de nanofitas produzidas por meio das técnicas atuais. "Um passo, livre de produtos químicos, nanofitas de grafeno limpas e de alta qualidade podem ser produzidas usando nosso método. Eles são candidatos potenciais para materiais eletrônicos de última geração, " ele disse.
