Uma equipe da Rice University liderada pelos professores Matteo Pasquali e Angel Martí simplificou o manuseio dos nanotubos altamente valiosos para torná-los mais adequados para aplicações em larga escala, incluindo aeroespacial, eletrônica e materiais energeticamente eficientes.
Os pesquisadores relataram em Nature Communications que os nanotubos de nitreto de boro, também conhecidos como BNNTs, se montam em cristais líquidos sob as condições certas, principalmente concentrações acima de 170 partes por milhão em peso em ácido clorossulfônico.

Esses cristais líquidos consistem em BNNTs alinhados que são muito mais fáceis de processar do que os nanotubos emaranhados que geralmente se formam em solução. O laboratório passou a formar fibras e filmes a partir das soluções líquidas cristalinas.

“As fibras BNNT são atrativas para a fabricação de uma variedade de produtos, com aplicações que vão de wearables a veículos aeroespaciais”, disse Martí, cujo laboratório projetou soluções e ajudou a caracterizar as fibras produzidas no laboratório de Pasquali.

Os nanotubos de nitreto de boro são como os nanotubos de carbono, mas com átomos de boro e nitrogênio alternados em vez de carbono em suas redes hexagonais. Ambos os tipos de nanotubos são fortes, mas ao contrário dos nanotubos de carbono eletricamente condutores, os BNNTs são bons isolantes elétricos e são termicamente e quimicamente estáveis ​​no ar até 900 graus Celsius (1.652 graus Fahrenheit).

Para formar cristais líquidos, os pesquisadores precisavam ter certeza de que seus nanotubos estavam livres de contaminantes. Infelizmente, esses contaminantes eram principalmente pedaços de nitreto de boro que ameaçavam atrapalhar os trabalhos.

"As primeiras amostras de BNNT continham muitas estruturas de nitreto de boro não nanotubos", disse o estudante de pós-graduação e principal autor Cedric Ginestra. "Eles estavam quimicamente ligados aos BNNTs ou apenas fisicamente aderidos de uma maneira que impedia que os BNNTs se dispersassem em ácido e se alinhassem em concentrações mais altas.

"É difícil separar esses alótropos de nitreto de boro de BNNTs, e difícil até mesmo medir sua concentração", disse ele. "Todos os diferentes tipos de nitreto de boro parecem idênticos basicamente em todas as técnicas quantitativas que tentamos até agora."

Trabalhar com seu fornecedor para otimizar seu processo de purificação de BNNT para a formação de soluções cristalinas líquidas e usar um processo de purificação desenvolvido no laboratório Pasquali os ajudou a obter melhores lotes de BNNTs, disse ele. Uma vez que o material adequado foi produzido, o grupo Pasquali foi preparado para adaptar rapidamente suas técnicas de fiação úmida para fibras de nanotubos de carbono para fazer os primeiros fios de nitreto de boro com o processo.

"Há relatos de outras pessoas tomando sopros sólidos de BNNTs e os esticando e torcendo para fazer um fio, mas isso é muito diferente do nosso processo", disse Ginestra. "Nosso objetivo era fazer uma fibra altamente alinhada porque as propriedades são melhores ao longo do comprimento dos nanotubos."

Os cristais líquidos são o precursor ideal para as fibras porque os nanotubos já estão alinhados, disse ele. O alinhamento do BNNT nos cristais líquidos foi identificado microscopicamente por sua birrefringência, um fenômeno pelo qual os cristais dividem a luz, como prismas, mesmo que pareçam transparentes.

Os filmes também demonstraram como o processamento da solução BNNT pode adotar métodos desenvolvidos para nanotubos de carbono, disse Ginestra. Esses filmes finos transparentes podem ser úteis na eletrônica de próxima geração. "As propriedades do filme e da fibra BNNT melhorarão à medida que o material e nossa compreensão da solução cristalina líquida melhorarem", disse ele.

Martí observou que os filmes de BNNT seriam úteis como filtros para luz ultravioleta, revestimentos anti-incrustantes e para proteção contra corrosão. + Explorar mais

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