p Uma equipe de pesquisa internacional baseada na Universidade do Texas em Dallas fez fibras condutoras de eletricidade que podem ser esticadas reversivelmente em mais de 14 vezes seu comprimento inicial e cuja condutividade elétrica aumenta 200 vezes quando esticadas. p A equipe de pesquisa está usando as novas fibras para fazer músculos artificiais, bem como capacitores cuja capacidade de armazenamento de energia aumenta cerca de dez vezes quando as fibras são esticadas. Fibras e cabos derivados da invenção podem um dia ser usados ​​como interconexões para circuitos eletrônicos superelásticos; robôs e exoesqueletos de grande alcance; aeronaves que se transformam; sensores de deformação de alcance gigante; eletrodos de marcapasso sem falhas; e cabos de carga superesticáveis ​​para dispositivos eletrônicos.

p Em um estudo publicado na edição de 24 de julho da revista Ciência , os cientistas descrevem como construíram as fibras envolvendo mais leve que o ar, folhas eletricamente condutoras de minúsculos nanotubos de carbono para formar uma bainha semelhante a um rolo de gelatina ao redor de um longo núcleo de borracha.

p As novas fibras diferem dos materiais convencionais de várias maneiras. Por exemplo, quando as fibras convencionais são esticadas, o aumento resultante no comprimento e a diminuição na área da seção transversal restringe o fluxo de elétrons através do material. Mas mesmo um trecho "gigante" das novas fibras condutoras do núcleo da bainha causa pouca mudança em sua resistência elétrica, disse o Dr. Ray Baughman, autor sênior do artigo e diretor do Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute da UT Dallas.

p Uma chave para o desempenho das novas fibras elásticas condutoras é a introdução de flambagem nas folhas de nanotubo de carbono. Como o núcleo de borracha é esticado ao longo de seu comprimento à medida que as folhas são enroladas em torno dele, quando a borracha enrolada relaxa, as nanofibras de carbono formam uma estrutura complexa curvada, o que permite o alongamento repetido da fibra.

p "Pense na flambagem que ocorre quando um acordeão é comprimido, o que torna o material inelástico do acordeão elástico, "disse Baughman, Robert A. Welch Distinguished Chair in Chemistry na UT Dallas.

p "Tornamos as bainhas inelásticas de nanotubos de carbono de nossas fibras do núcleo da bainha superestáveis ​​modulando grandes fivelas com pequenas fivelas, de modo que o alongamento de ambos os tipos de fivela pode contribuir para a elasticidade. Essas fibras incríveis mantêm a mesma resistência elétrica, mesmo quando esticado por quantidades gigantescas, porque os elétrons podem viajar sobre uma bainha tão curvada hierarquicamente com a mesma facilidade com que podem atravessar uma bainha reta. "

p Dr. Zunfeng Liu, autor principal do estudo e pesquisador associado do NanoTech Institute, disse que a estrutura das fibras do núcleo da bainha "tem uma complexidade ainda mais interessante e importante." As fivelas não se formam apenas ao longo do comprimento da fibra, mas também em torno de sua circunferência.

p "O encolhimento da circunferência da fibra durante o alongamento da fibra causa este segundo tipo de flambagem hierárquica reversível em torno de sua circunferência, mesmo quando a flambagem na direção da fibra desaparece temporariamente, "Liu disse." Esta nova combinação de flambagem em duas dimensões evita o desalinhamento das direções do nanotubo e do núcleo de borracha, permitindo que a resistência elétrica da fibra do núcleo da bainha seja insensível ao esticamento. "

p Ao adicionar uma fina camada de borracha às fibras do núcleo da bainha e, em seguida, outra bainha de nanotubo de carbono, os pesquisadores fizeram sensores de deformação e músculos artificiais nos quais as bainhas de nanotubos curvados servem como eletrodos e a fina camada de borracha é um dielétrico, resultando em um capacitor de fibra. Esses capacitores de fibra exibiram uma mudança de capacitância de 860 por cento quando a fibra foi esticada em 950 por cento.

p "Nenhum sensor de deformação baseado em material disponível atualmente pode operar em uma faixa de deformação quase tão grande, "Liu disse.

p Adicionar torção a essas fibras de revestimento duplo resultou em músculos artificiais de torção - ou rotação - movidos a eletricidade que poderiam ser usados ​​para girar espelhos em circuitos ópticos ou bombear líquidos em dispositivos em miniatura usados ​​para análises químicas, disse o Dr. Carter Haines BS'11, PhD'15, pesquisador associado do NanoTech Institute e autor do artigo.

p No laboratório, Nan Jiang, pesquisador associado do NanoTech Institute, demonstraram que os elastômeros condutores podem ser fabricados em diâmetros que variam desde os muito pequenos - cerca de 150 mícrons, ou duas vezes a largura de um cabelo humano - para tamanhos muito maiores, dependendo do tamanho do núcleo de borracha. "Pequenas fibras individuais também podem ser combinadas em grandes feixes e dobradas juntas como fio ou corda, " ela disse.

p "Esta tecnologia pode ser adequada para uma comercialização rápida, "disse a Dra. Raquel Ovalle-Robles MS'06 PhD'08, autor do artigo e estrategista-chefe de pesquisa e propriedades intelectuais do Nano-Science &Technology Center da Lintec of America.

p "Os núcleos de borracha usados ​​para essas fibras do núcleo da bainha são baratos e prontamente disponíveis, "ela disse." O único componente exótico é a folha de aerogel de nanotubo de carbono usada para a bainha de fibra. "

p Ano passado, A UT Dallas licenciou para a Lintec of America um processo desenvolvido pela equipe de Baughman para transformar nanotubos de carbono em estruturas de grande escala, como folhas. A Lintec abriu seu Nano-Science &Technology Center em Richardson, Texas, a menos de 5 milhas do campus UT Dallas, para fabricar folhas de aerogel de nanotubos de carbono para diversas aplicações.