p Nanotubos de carbono (CNTs) são estruturas tubulares microscópicas que os engenheiros "crescem" por meio de um processo conduzido em um forno de alta temperatura. As forças que criam as estruturas de CNT conhecidas como "florestas" geralmente são imprevisíveis e, na maioria das vezes, deixadas ao acaso. Agora, um pesquisador da Universidade de Missouri desenvolveu uma maneira de prever como essas estruturas complicadas são formadas. Ao compreender como as matrizes CNT são criadas, designers e engenheiros podem incorporar melhor o material altamente adaptável em dispositivos e produtos, como tacos de beisebol, fiação aeroespacial, armadura corporal de combate, componentes lógicos de computador e microssensores usados ​​em aplicações biomédicas. p Os CNTs são muito menores do que a largura de um cabelo humano e naturalmente formam "florestas" quando são criados em grande número (veja a foto). Essas florestas, mantidos juntos por uma força adesiva em nanoescala conhecida como força de van der Waals, são categorizados com base em sua rigidez ou como estão alinhados. Por exemplo, se os CNTs forem densos e bem alinhados, o material tende a ser mais rígido e pode ser útil para aplicações elétricas e mecânicas. Se os CNTs forem desorganizados, eles tendem a ser mais suaves e têm conjuntos de propriedades totalmente diferentes.

p "Os cientistas ainda estão aprendendo como os arranjos de nanotubos de carbono se formam, "disse Matt Maschmann, professor assistente de engenharia mecânica e aeroespacial na Faculdade de Engenharia da MU. "À medida que crescem em populações relativamente densas, forças mecânicas combinam-nos em conjuntos orientados verticalmente, conhecidos como florestas ou matrizes. As estruturas complexas que eles formam ajudam a ditar as propriedades que as florestas de CNT possuem. Estamos trabalhando para identificar os mecanismos por trás de como essas florestas se formam, como controlar sua formação e, assim, ditar usos futuros para CNTs. "

p Atualmente, a maioria dos modelos que examinam florestas de CNT analisam o que acontece quando você as compacta ou testa suas propriedades térmicas ou de condutividade após sua formação. Contudo, esses modelos não levam em consideração o processo pelo qual aquela floresta em particular foi criada e lutam para capturar uma estrutura florestal realista de CNT.

p Os experimentos conduzidos no laboratório de Maschmann ajudarão os cientistas a entender o processo e, finalmente, ajudar a controlá-lo, permitindo que os engenheiros criem florestas de nanotubos com a mecânica desejada, propriedades térmicas e elétricas. Ele usa modelagem para mapear como os nanotubos crescem em tipos específicos de floresta antes de tentar testar suas propriedades resultantes.

p "A vantagem desta abordagem é que podemos mapear como diferentes parâmetros de síntese, tais como temperatura e tamanho de partícula de catalisador, influenciar a forma como os nanotubos se formam ao mesmo tempo em que testa as florestas de CNT resultantes para saber como elas se comportarão em uma simulação abrangente, "Maschmann disse." Estou muito animado que o modelo prevê com sucesso como eles são formados e seus comportamentos mecânicos. Saber como os nanotubos são organizados e se comportam ajudará os engenheiros a integrar melhor os CNTs na prática, aplicações cotidianas. "

p "Simulação integrada de crescimento florestal de nanotubos de carbono ativo e compressão mecânica, "Será publicado na próxima edição da revista, Carbono .