p Apesar de seu tamanho pequeno e estrutura simples, nanotubos de carbono - essencialmente folhas de grafeno enroladas em canudos - têm todos os tipos de propriedades potencialmente úteis. Ainda, enquanto sua promessa parece grande, como realizar plenamente essa promessa provou ser um mistério. p Em um esforço para desvendar um pouco desse mistério, pesquisadores do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST), o Instituto de Tecnologia de Massachusetts e a Universidade de Maryland desenvolveram técnicas de coleta e processamento de imagens de ponta para mapear a estrutura em nanoescala dos nanotubos de carbono dentro de um material composto em 3-D. Exatamente como os nanotubos são distribuídos e arranjados dentro do material desempenha um papel importante em suas propriedades gerais. Os novos dados ajudarão os pesquisadores a estudar materiais compostos para construir e testar modelos de computador realistas de materiais com uma ampla gama de térmicas, elétrico, e recursos mecânicos.

p A pesquisa deles foi apresentada em ACS Nano .

p Os compostos de fibra de carbono são normalmente valorizados por sua alta resistência e baixo peso, e compósitos de nanotubos de carbono (CNT) (ou nanocompósitos), que têm mais e menores filamentos de carbono, mostram promessa de alta resistência, bem como outras propriedades, como a capacidade de conduzir calor e eletricidade.

p Contudo, de acordo com Alex Liddle do NIST, um autor do estudo, embora os pesquisadores anteriormente pudessem medir de forma confiável as propriedades em massa de um nanocompósito, eles não sabiam exatamente por que várias formulações do composto tinham propriedades diferentes.

p "Descobrir por que esses materiais têm as propriedades que possuem requer uma análise detalhada, compreensão quantitativa de sua estrutura 3-D complexa, "diz Liddle." Precisamos saber não apenas a concentração de nanotubos, mas também sua forma e posição, e relacionar isso às propriedades do material. "

p Ver o arranjo de nanotubos de carbono em um material composto é difícil, no entanto, porque eles estão rodeados por uma resina epóxi que também é composta principalmente de átomos de carbono. Mesmo com sondas sofisticadas, o contraste é muito baixo para que os processadores de imagem de software os identifiquem facilmente.

p Em tais situações de pesquisa, você recorre a estudantes de graduação e pós-doutorandos como Bharath Natarajan do NIST, porque os humanos geralmente são ótimos processadores de imagem. Mas marcar milhares de nanotubos de carbono em uma imagem é muito chato, então Natarajan projetou um algoritmo de processamento de imagem que pode distinguir CNTs de uma resina epóxi tão bem quanto ele. Valeu a pena.

p De acordo com Liddle, um CNT expressa todo o seu potencial em resistência e condutividade térmica e elétrica quando esticado e reto, mas …

p "Quando os CNTs são suspensos em uma resina epóxi, eles se espalharam, agrupar e torcer em diferentes formas, "Liddle diz." Nossa análise revelou que os benefícios dos CNTs aumentam de uma forma não linear à medida que sua concentração aumenta. Conforme a concentração aumenta, os CNTs entram em contato, aumentando o número de cruzamentos, que aumenta sua condutividade elétrica e térmica, e o contato físico faz com que eles se conformam, que os endireita, aumentando a resistência do material. "

p O fato de que o aumento da concentração de CNTs aumenta as propriedades não é particularmente surpreendente, mas agora os pesquisadores sabem como isso afeta as propriedades dos materiais e por que os modelos anteriores de desempenho dos materiais nanocompósitos nunca chegaram a corresponder ao seu desempenho na prática.

p "Na verdade, só vimos a ponta do iceberg com relação a essa classe de material, "diz Liddle." Existem várias maneiras de outros pesquisadores dividirem os dados para modelar e, eventualmente, fabricar materiais ideais para gerenciamento térmico, reforço mecânico, armazenamento de energia, transporte de drogas e outros usos. "