{"id":6804,"date":"2018-06-29T14:23:29","date_gmt":"2018-06-29T17:23:29","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/?p=6804"},"modified":"2018-07-06T15:06:05","modified_gmt":"2018-07-06T18:06:05","slug":"artigo-em-destaque-flocos-de-aluminio-para-producao-de-nanotubos-de-carbono","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/artigo-em-destaque-flocos-de-aluminio-para-producao-de-nanotubos-de-carbono\/","title":{"rendered":"Artigo em destaque: Flocos de alum\u00ednio para produ\u00e7\u00e3o de nanotubos de carbono."},"content":{"rendered":"

O artigo cient\u00edfico de autoria de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste m\u00eas \u00e9: High-yield synthesis of bundles of double- and triple-walled carbono nanotubes on aluminum flakes<\/em>. <\/strong>Thiago H.R. da Cunha, Sergio de Oliveira, Icaro L. Martins, Viviany Geraldo, Douglas Miquita, Sergio L.M. Ramos, Rodrigo G. Lacerda, Luiz O. Ladeira, Andre S. Ferlauto. Carbon 133(2018) 53-61.<\/p>\n

Flocos de alum\u00ednio para produ\u00e7\u00e3o de nanotubos de carbono<\/strong><\/p>\n

\"Imagem<\/a>
Imagem de microscopia eletr\u00f4nica de varredura de feixes de nanotubos de carbono obtidos por meio do m\u00e9todo da equipe do CTNano.<\/figcaption><\/figure>\n

Uma equipe de cientistas de institui\u00e7\u00f5es mineiras fez uma promissora contribui\u00e7\u00e3o \u00e0 produ\u00e7\u00e3o de nanotubos de carbono. Esses cilindros ocos cujas paredes de carbono t\u00eam apenas 1 \u00e1tomo de espessura j\u00e1 fazem parte de alguns produtos (baterias, materiais automotivos, filtros de \u00e1gua), mas sua produ\u00e7\u00e3o industrial ainda \u00e9 incipiente e precisa de solu\u00e7\u00f5es para baixar custos e aumentar a efici\u00eancia, entre outros desafios.<\/p>\n

Os pesquisadores brasileiros introduziram uma novidade em uma das etapas da t\u00e9cnica mais consolidada para a produ\u00e7\u00e3o em massa de nanotubos, a deposi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica a vapor (CVD, na sigla em ingl\u00eas). Dessa maneira, a equipe conseguiu produzir feixes de nanotubos de duas e tr\u00eas paredes (algo similar a dois ou tr\u00eas cilindros ocos, um dentro do outro). Finos, compridos e de alta pureza, os nanotubos apresentaram di\u00e2metros de 3 a 8 nanometros, comprimentos at\u00e9 50 mil vezes maiores que seu di\u00e2metro (de 150 a 300 micrometros) e mais 90 % de carbono na sua composi\u00e7\u00e3o.<\/p>\n

\u201cA principal contribui\u00e7\u00e3o deste trabalho \u00e9 a apresenta\u00e7\u00e3o uma rota escal\u00e1vel e de baixo-custo para s\u00edntese de feixes de nanotubos de carbono com grande \u00e1rea superficial (625 m2<\/sup>\/g) e raz\u00e3o de aspecto (50000:1)\u201d, diz Thiago Henrique Rodrigues da Cunha<\/a>, pesquisador da frente de s\u00edntese do Centro de Tecnologia em Nanomateriais (CTNano<\/a>) da Universidade Federal de Minas Gerais (UFGM) e autor correspondente do artigo deste trabalho, que foi recentemente publicado no peri\u00f3dico Carbon<\/em> (fator de impacto= 6,337).<\/p>\n

O m\u00e9todo, al\u00e9m de gerar nanotubos de boa qualidade, permite produzir quantidades relativamente grandes desse material usando quantidades relativamente baixas de mat\u00e9rias-primas. \u201cMesmo utilizando sistemas pequenos, \u00e9 poss\u00edvel a obten\u00e7\u00e3o de nanotubos de carbono em escala de quilograma\/dia\u201d, diz o pesquisador. Como os nanotubos obtidos apresentaram uma rela\u00e7\u00e3o entre \u00e1rea superficial e massa muito grande (mais de 625 metros quadrados pesam apenas um grama), a produ\u00e7\u00e3o dos nanotubos por este m\u00e9todo poderia alcan\u00e7ar alguns milh\u00f5es de metros quadrados por dia.<\/p>\n

Com os nanotubos obtidos e um tipo de \u00e1lcool, a equipe cient\u00edfica preparou uma pasta, a qual distribuiu sobre um papel de filtro, formando um filme que foi separado do papel quando a pasta secou. O filme, de cor preta, apresentou 40 micrometros de espessura e ficou flex\u00edvel e dobr\u00e1vel. Agregados macrosc\u00f3picos de nanotubos de carbono como este s\u00e3o usualmente chamados de buckypapers<\/em>.<\/p>\n

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\u00c0 esquerda, filme de nanotubos de carbono (buckypaper) produzido pela equipe. \u00c0 direita, avi\u00e3ozinho confeccionado com esse buckypaper.<\/figcaption><\/figure>\n

\u201cOs buckpapers<\/em> produzidos a partir destes nanotubos apresentaram grande \u00e1rea superficial e boa condutividade el\u00e9trica, o que os torna particularmente interessantes na confec\u00e7\u00e3o de eletrodos para baterias e supercapacitores\u201d, afirma Thiago da Cunha, que acrescenta que a equipe do CTNano j\u00e1 est\u00e1 trabalhando para usar os buckypapers<\/em> nesses dispositivos armazenadores de energia. Uma patente sobre o processo foi depositada no final de 2017. \u201cNossa inten\u00e7\u00e3o \u00e9 apresentar esta tecnologia para potenciais parceiros a fim de converte-la em um produto de alto valor agregado\u201d, revela Cunha.<\/p>\n

O segredo do processo<\/strong><\/p>\n

\"Imagem<\/a>
Imagem de microscopia eletr\u00f4nica de varredura de feixes de nanotubos de carbono que cresceram a partir de ambos os lados de um floco de alum\u00ednio.<\/figcaption><\/figure>\n

Os processos de produ\u00e7\u00e3o de nanotubos por CVD ocorrem dentro de um forno tubular no qual se insere g\u00e1s contendo carbono e nanopart\u00edculas catalisadoras. Submetido a altas temperaturas, o g\u00e1s se decomp\u00f5e, e os \u00e1tomos de carbono se depositam em cima e em volta das nanopart\u00edculas, formando tubos (os nanotubos). As nanopart\u00edculas podem ser preparadas no mesmo forno usado para o crescimento dos nanotubos.<\/p>\n

\u00c9 justamente na prepara\u00e7\u00e3o das nanopart\u00edculas catalisadoras que reside o segredo do m\u00e9todo desenvolvido pela equipe mineira. Em grandes linhas, trata-se de preparar um p\u00f3 contendo ferro (Fe) e cobalto (Co) sobre flocos de alum\u00ednio (material que nunca antes tinha sido mencionado na literatura cient\u00edfica como suporte para o crescimento de nanopart\u00edculas). A mistura \u00e9 ent\u00e3o submetida a temperaturas de 350 a 650 \u00b0C durante 4 horas, numa atmosfera similar ao ar que respiramos. Esse processo, conhecido como calcina\u00e7\u00e3o, produz nanopart\u00edculas de \u00f3xidos de ferro e\/ou cobalto. Depois, as nanopart\u00edculas catalisadoras, ainda sobre os flocos de alum\u00ednio, s\u00e3o introduzidas no forno de CVD, cuja temperatura interna \u00e9 levada a 730 \u00b0C. Nesse momento, \u00e9 introduzido o g\u00e1s etileno (C2<\/sub>H4<\/sub>), o qual aporta o carbono para que os nanotubos cres\u00e7am perpendicularmente aos flocos de alum\u00ednio.<\/p>\n

Os cientistas puderam observar uma interessante vantagem de se usar esse novo suporte. Durante a calcina\u00e7\u00e3o, forma-se, na superf\u00edcie do alum\u00ednio, uma fina camada de \u00f3xido de alum\u00ednio que encapsula as nanopart\u00edculas e impede que elas se aglomerem ou espalhem. Al\u00e9m disso, na etapa seguinte do processo, o \u00f3xido de alum\u00ednio atua como matriz dos nanotubos, conduzindo seu crescimento na forma de feixes alinhados.<\/p>\n

Para testar se a temperatura de calcina\u00e7\u00e3o das nanopart\u00edculas influiria em seu desempenho como catalisadoras, a equipe do CTNano fez alguns experimentos. A conclus\u00e3o foi que a calcina\u00e7\u00e3o a temperaturas de 500 a 550 \u00b0C produz mais nanopart\u00edculas de \u00f3xido misto (contendo tanto ferro quanto cobalto, de f\u00f3rmula CoFe2<\/sub>O4<\/sub>) e gera melhores resultados na produ\u00e7\u00e3o de nanotubos, tanto do ponto de vista quantitativo (rendimento) quanto qualitativo (di\u00e2metro dos nanotubos).<\/p>\n

\u201cAo contr\u00e1rio de outros m\u00e9todos descritos na literatura que geralmente apresentam baixo rendimento e que dependem de t\u00e9cnicas relativamente caras (evapora\u00e7\u00e3o, sputtering<\/em>) para confec\u00e7\u00e3o do catalisador, descrevemos neste artigo um m\u00e9todo simples para produzir um catalisador em forma de p\u00f3, que pode ser utilizado para produ\u00e7\u00e3o cont\u00ednua de nanotubos de poucas paredes atrav\u00e9s da t\u00e9cnica de deposi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica de vapor (CVD)\u201d, resume Thiago da Cunha.<\/p>\n

CTNnano<\/strong><\/p>\n

O trabalho recebeu financiamento da funda\u00e7\u00e3o mineira de apoio \u00e0 pesquisa (Fapemig), da ag\u00eancia federal CNPq e da empresa Petrobr\u00e1s. O trabalho foi realizado no CTNano, com exce\u00e7\u00e3o das imagens de microscopia, feitas no Centro de Microscopia da UFMG.<\/p>\n

O CTNano surgiu em 2010 a partir da motiva\u00e7\u00e3o para desenvolver produtos, processos e servi\u00e7os utilizando nanotubos de carbono e grafeno, com o objetivo de suprir demandas industriais em conson\u00e2ncia com a forma\u00e7\u00e3o de recursos humanos qualificados. As pesquisas desenvolvidas no CTNano j\u00e1 originaram 26 patentes e contribu\u00edram para a forma\u00e7\u00e3o de mais de 200 pesquisadores na \u00e1rea. De acordo com Thiago da Cunha, o CTNano inaugurar\u00e1, ainda em 2018, sua sede pr\u00f3pria com aproximadamente 3.000 m\u00b2 de \u00e1rea, localizada no Parque Tecnol\u00f3gico de Belo Horizonte (BH-TEC).<\/p>\n

\"image<\/a>
Autores do paper, ligados \u00e0 UFMG, com exce\u00e7\u00e3o de Viviany Geraldo, que \u00e9 docente da Universidade Federal de Itajub\u00e1 (UNIFEI).<\/figcaption><\/figure>\n

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O artigo cient\u00edfico de autoria de membros da comunidade brasileira de pesquisa em Materiais em destaque neste m\u00eas \u00e9: High-yield synthesis of bundles of double- and triple-walled carbono nanotubes on aluminum flakes. Thiago H.R. da Cunha, Sergio de Oliveira, Icaro L. Martins, Viviany Geraldo, Douglas Miquita, Sergio L.M. Ramos, Rodrigo G. Lacerda, Luiz O. Ladeira, […]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[6],"tags":[1565,1564,1008,1469,359,1567,119,33,1563,1566,1562,501],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6804"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=6804"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6804\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":6818,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/6804\/revisions\/6818"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=6804"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=6804"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sbpmat.org.br\/pt\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=6804"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}