p Engenheiros da Universidade de Cincinnati estão alavancando uma parceria com a Base da Força Aérea Wright-Patterson para criar roupas que podem carregar seu telefone celular. p Mova-se, Homem de Ferro.

p O que torna isso possível são as propriedades únicas dos nanotubos de carbono:uma grande área de superfície que é forte, condutivo e resistente ao calor.

p A Faculdade de Engenharia e Ciências Aplicadas da UC tem um contrato de cinco anos com o Laboratório de Pesquisa da Força Aérea para conduzir pesquisas que possam aprimorar as aplicações de tecnologia militar.

p O professor da UC Vesselin Shanov co-dirige os Nanoworld Laboratories da UC com o parceiro de pesquisa e professor da UC Mark Schulz. Juntos, eles aproveitam sua experiência em elétrica, engenharia química e mecânica para criar materiais "inteligentes" que podem alimentar a eletrônica.

p "O grande desafio é traduzir essas belas propriedades para aproveitar sua força, condutividade e resistência ao calor, "Shanov disse.

p Schulz disse que a fabricação está à beira de um renascimento do carbono. Os nanotubos de carbono substituirão o fio de cobre em carros e aviões para reduzir o peso e melhorar a eficiência do combustível. O carbono filtrará nossa água e nos contará mais sobre nossas vidas e corpos por meio de novos sensores biométricos.

p O carbono substituirá o poliéster e outras fibras sintéticas. E uma vez que os nanotubos de carbono são os objetos mais negros encontrados na Terra, absorvendo 99,9 por cento de toda a luz visível, você pode dizer que o carbono é o novo preto.

p "No passado, os metais dominaram os produtos manufaturados, "Schulz disse." Mas eu acho que o carbono vai substituir os metais em muitas aplicações.

p “Haverá uma nova era do carbono - uma revolução do carbono, "Schulz disse.

p O Nanoworld Lab da UC dirige o trabalho coletivo de 30 alunos de graduação e pós-graduação.

p Um deles, Sathya Narayan Kanakaraj, pesquisadora associada da UC, foi coautor de um estudo que examina maneiras de melhorar a resistência à tração da fibra de nanotubo de carbono fiado a seco. Seus resultados foram publicados em junho na revista Sucesso da pesquisa de materiais .

p O estudante de graduação Mark Haase, passou o ano passado explorando aplicações para nanotubos de carbono no Laboratório de Pesquisa da Força Aérea de Wright-Patterson. Por meio da parceria, Os alunos da UC usam o equipamento sofisticado do Laboratório da Força Aérea, incluindo tomografia computadorizada de raios-X, para analisar amostras. Haase também tem usado o equipamento da Força Aérea para ajudar seus colegas em seus projetos.

p “Isso nos leva a trabalhar em grupos e a nos especializar. Essas são as mesmas dinâmicas que vemos na pesquisa corporativa e na indústria, "Haase disse." A engenharia é uma atividade em grupo hoje em dia, então podemos tirar vantagem disso. "

p Os pesquisadores da UC "cultivam" nanotubos em bolachas de silício do tamanho de um quarto sob o calor em uma câmara de vácuo por meio de um processo chamado deposição química de vapor.

p "Cada partícula tem um ponto de nucleação. Coloquialmente, podemos chamá-lo de semente, "Haase disse.

p “Nosso gás carbônico é introduzido no reator. Quando o gás carbônico interage com nossa semente, 'ele se quebra e se forma novamente na superfície. Deixamos crescer até atingir o tamanho que queremos, " ele disse.

p Os pesquisadores podem usar quase qualquer carbono, do álcool ao metano.

p "Lembro-me de um grupo que se exibiu usando biscoitos de escoteiras. Se contiverem carbono, você pode transformá-lo em um nanotubo, "Haase disse.

p O Nanoworld Lab da UC estabeleceu um recorde mundial em 2007 ao cultivar um nanotubo que se estendia por quase 2 centímetros, a maior matriz de nanotubos de carbono produzida em um laboratório na época. Os laboratórios de hoje podem criar nanotubos que são muito mais longos.

p Os pesquisadores da UC estendem o pequeno quadrado fibroso sobre um carretel industrial no laboratório. De repente, essa minúscula folha de carbono se torna um fio fiado que lembra a seda de uma aranha que pode ser tecida em tecidos.

p "É exatamente como um tecido, "Shanov disse." Podemos montá-los como um fio de máquina e usá-los em aplicações que variam de sensores para rastrear metais pesados ​​em água ou dispositivos de armazenamento de energia, incluindo supercapacitores e baterias. "

p Para os militares, isso pode significar a substituição de baterias pesadas que carregam o número crescente de eletrônicos que compõem a carga de um soldado:luzes, visão noturna e equipamentos de comunicação.

p "Até um terço do peso que carregam é apenas baterias para alimentar todos os seus equipamentos, "Haase disse." Então, mesmo que possamos cortar um pouco disso, é uma grande vantagem para eles no campo. "

p Os pesquisadores médicos estão investigando como os nanotubos de carbono podem ajudar a fornecer doses específicas de medicamentos.

p "No lado de fora, você pode adicionar uma molécula de proteína. As células vão ler isso e dizer, 'Eu quero comer isso.' Portanto, podemos fornecer medicamentos para apoiar as células saudáveis, para restaurar células doentes ou mesmo para matar células cancerosas, "Haase disse.

p Mas primeiro os pesquisadores querem ter certeza de que os nanotubos de carbono não são tóxicos.

p "É por isso que eles estão se movendo lentamente, "Haase disse." Pesquisas descobriram que em exposição alta ou aguda, nanotubos de carbono podem causar danos aos pulmões semelhantes aos do amianto. A última coisa que queremos fazer é curar um câncer, apenas para descobrir que ele dá a você um outro. "

p Os resultados preliminares têm sido promissores.

p Não procure a moda dos nanotubos de carbono nas passarelas parisienses tão cedo. Os custos são proibitivos demais.

p "Estamos trabalhando com clientes que se preocupam mais com o desempenho do que com o custo. Mas, uma vez que aperfeiçoamos a síntese, a escala aumenta consideravelmente e os custos devem cair de acordo, "Haase disse." Então veremos nanotubos de carbono espalhados para muitos, muitos mais aplicativos. "

p Por enquanto, O laboratório da UC pode produzir cerca de 50 metros de fio de nanotubo de carbono por vez para suas pesquisas.

p "A maioria das máquinas têxteis de grande escala precisa de quilômetros de linha, "Haase disse." Nós vamos chegar lá. "

p Até então, a produção em massa continua sendo um dos maiores problemas não resolvidos para a tecnologia de nanotubos de carbono, disse Benji Maruyama, que lidera a Diretoria de Materiais e Fabricação do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea. "Ainda há muito trabalho a ser feito para expandir o processo. Retirar uma fibra de nanotubo de carbono de um disco de silício é bom para pesquisas em escala de laboratório, mas não para fazer uma asa de avião ou traje de vôo, "Maruyama disse.

p "A única coisa que nos impede é decifrar o código de fabricação de nanotubos de carbono em escala, " ele disse.

p Maruyama está tentando resolver esse problema com uma série de experimentos que está conduzindo usando um robô de pesquisa autônomo chamado ARES. O robô projeta e conduz experimentos com nanotubos de carbono, analisa os resultados e, em seguida, usa esses dados e inteligência artificial para redefinir os parâmetros para o próximo experimento. Desta maneira, pode conduzir 100 vezes mais experimentos ao mesmo tempo que pesquisadores humanos, ele disse.

p "A grande vantagem dos nanotubos de carbono é que não há escassez de materiais. Requer apenas um catalisador de metal - usamos ferro e níquel - e carbono. Não é escasso, "Maruyama disse." Então, quando estamos falando sobre fazer milhões de toneladas por ano de nanotubos de carbono, não estamos fazendo milhões de toneladas de algo raro. "

p O objetivo final é converter a pesquisa acadêmica da UC em soluções para problemas reais, Shanov disse.

p "Temos o luxo na academia de explorar diferentes aplicações, "Shanov disse." Nem todos eles podem ver o mercado. Mas mesmo que 10 por cento acertem, seria um grande sucesso. "