Cientistas do Japão propuseram uma maneira de garantir maior vida útil do catalisador e maior taxa de crescimento, criando uma floresta CNT que é um registro sete vezes maior do que qualquer matriz CNT existente. Crédito:Waseda University
Hoje, uma infinidade de indústrias, incluindo ótica, eletrônicos, purificação da água, e entrega de drogas, inovar em uma escala sem precedentes com rolos nanométricos de folhas de grafite em forma de favo de mel chamadas nanotubos de carbono (CNTs). Recursos como peso leve, estrutura conveniente, imensa força mecânica, condutividades térmicas e elétricas superiores, e a estabilidade coloca os CNTs um degrau acima de outras alternativas de materiais. Contudo, para suprir sua crescente demanda industrial, sua produção deve ser constantemente aumentada, e é aí que reside o principal desafio para o uso de CNTs.
Embora os cientistas tenham conseguido cultivar CNTs individuais com aproximadamente 50 cm de comprimento, quando eles tentam matrizes, ou florestas, eles atingem um teto em cerca de 2 cm. Isso ocorre porque o catalisador, que é a chave para o crescimento do CNT, desativa e / ou acaba antes que os CNTs em uma floresta possam crescer mais, elevando os custos monetários e de matéria-prima da produção de CNT e ameaçando limitar seu uso industrial.
Agora, uma estratégia de quebra de teto foi concebida por uma equipe de cientistas japoneses. Em seu estudo publicado em Carbono , a equipe apresenta uma nova abordagem para uma técnica convencional que produz florestas de CNT de comprimento recorde:~ 14 cm - sete vezes maior que o máximo anterior. Hisashi Sugime, Professor Assistente na Universidade Waseda, quem liderou a equipe, explica, “Na técnica convencional, os CNTs param de crescer devido a uma mudança estrutural gradual no catalisador, então nos concentramos no desenvolvimento de uma nova técnica que suprime essa mudança estrutural e permite que os CNTs cresçam por um período mais longo. "
Para começar, a equipe criou um catalisador com base em suas descobertas em um estudo anterior. Eles adicionaram uma camada de gadolínio (Gd) ao óxido de ferro-alumínio convencional (Fe / Al 2 O x ) catalisador revestido em um substrato de silício (Si). Esta camada de Gd evitou a deterioração do catalisador até certo ponto, permitindo que a floresta cresça até cerca de 5 cm de comprimento.
Para evitar ainda mais a deterioração do catalisador, a equipe colocou o catalisador em sua câmara original, chamada câmara de deposição química de vapor de gás frio (CVD). Lá, eles o aqueceram a 750 ° C e o forneceram com pequenas concentrações (partes por milhão) de vapores de Fe e Al à temperatura ambiente.
Isso manteve o catalisador forte por 26 horas, em que tempo uma floresta densa CNT poderia crescer até 14 cm. Várias análises para caracterizar os CNTs crescidos mostraram que eles eram de alta pureza e força competitiva.
Essa conquista não apenas supera os obstáculos para a aplicação industrial generalizada de CNTs, mas também abre portas na pesquisa em nanociência. "Este método simples, mas novo, que prolonga drasticamente a vida útil do catalisador, fornecendo fontes de vapor de nível ppm, é útil para a engenharia de catalisadores em outros campos, como a petroquímica e o crescimento de cristais de nanomateriais, "Sugime diz." O conhecimento aqui pode ser fundamental para tornar os nanomateriais uma realidade onipresente. "
