p Refletindo a estrutura dos compostos encontrados na natureza e no mundo antigo, pesquisadores da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign sintetizaram têxteis de nanotubo de carbono fino (CNT) que exibem alta condutividade elétrica e um nível de resistência que é cerca de cinquenta vezes maior do que os filmes de cobre, atualmente usado em eletrônica. p "A robustez estrutural das películas de metal fino tem uma importância significativa para a operação confiável de pele inteligente e eletrônica flexível, incluindo sensores de monitoramento biológico e estrutural, "explicou Sameh Tawfick, professor assistente de ciência mecânica e engenharia em Illinois. "Folhas de nanotubos de carbono alinhadas são adequadas para uma ampla gama de aplicações que vão desde as escalas micro até as macro, incluindo sistemas microeletromecânicos (MEMS), eletrodos supercapacitores, cabos elétricos, músculos artificiais, e compostos multifuncionais.

p "Para nosso conhecimento, este é o primeiro estudo a aplicar os princípios da mecânica da fratura para projetar e estudar a tenacidade de têxteis CNT com nanoarquitetura. A estrutura teórica da mecânica da fratura mostra-se muito robusta para uma variedade de materiais lineares e não lineares. "

p Nanotubos de carbono, que existe desde o início dos anos noventa, têm sido aclamados como um "material maravilhoso" para inúmeras aplicações de nanotecnologia, e com razão. Essas minúsculas estruturas cilíndricas feitas de folhas de grafeno embrulhadas têm diâmetro de alguns nanômetros - cerca de 1000 vezes mais fino que um fio de cabelo humano, ainda, um único nanotubo de carbono é mais forte do que aço e fibras de carbono, mais condutivo do que cobre, e mais leve que o alumínio.

p Contudo, provou ser muito difícil construir materiais, como tecidos ou filmes que demonstram essas propriedades em escalas de centímetros ou metros. O desafio vem da dificuldade de montar e tecer os CNTs por serem tão pequenos, e sua geometria é muito difícil de controlar.

p "O estudo da energia de fratura dos têxteis CNT nos levou a projetar esses filmes extremamente resistentes, "afirmou Yue Liang, um ex-aluno de pós-graduação do grupo Kinetic Materials Research e principal autor do artigo, "Têxtil condutivo nano-arquitetado resistente feito por emenda capilar de nanotubos de carbono, "aparecendo em Materiais de Engenharia Avançada . Para nosso conhecimento, este é o primeiro estudo da energia de fratura de têxteis CNT.

p Começando com o catalisador depositado em um substrato de óxido de silício, nanotubos de carbono alinhados verticalmente foram sintetizados via deposição química de vapor na forma de linhas paralelas de 5 μm de largura, Comprimento de 10? Μm, e alturas de 20-60 μm.

p "O padrão escalonado do catalisador é inspirado no motivo do design de tijolo e argamassa comumente visto em materiais naturais resistentes, como osso, nácar, a esponja do mar de vidro, e bambu, "Liang acrescentou." Procurando maneiras de grampear os CNTs juntos, fomos inspirados pelo processo de emenda desenvolvido pelos antigos egípcios 5, Há 000 anos para fazer têxteis de linho. Tentamos várias abordagens mecânicas, incluindo micro-laminação e compressão mecânica simples para reorientar simultaneamente os nanotubos, então, finalmente, usamos as forças capilares autoconduzidas para grampear os CNTs juntos. "

p “Este trabalho combina uma síntese cuidadosa, e experimentação e modelagem delicadas, "Tawfick disse." A eletrônica flexível está sujeita a flexões e alongamentos repetidos, o que poderia causar sua falha mecânica. Este novo têxtil CNT, com encapsulamento flexível simples em uma matriz de elastômero, pode ser usado em têxteis inteligentes, peles inteligentes, e uma variedade de eletrônicos flexíveis. Devido à sua resistência extremamente alta, eles representam um material atraente, que pode substituir filmes finos de metal para aumentar a confiabilidade do dispositivo. "

p Além de Liang e Tawfick, os co-autores incluem David Sias e Ping Ju Chen.