Novos nanotubos de carbono podem revolucionar indústria de materiais
Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Livermore (LLNL), nos Estados Unidos, estão ampliando e qualificando a produção de nanotubos de carbono (carbon nanotubes – CNT) por meio de uma nova tecnologia disruptiva para fabricação.
Esse tipo de produto é importante para o futuro da indústria de materiais em inúmeras áreas: baterias recarregáveis, peças de automóveis, artigos esportivos, indústria náutica, construção civil e até filtros de água.
Em laboratórios de ensaios para nanoestruturas, a equipe do Departamento de Energia do LLNL trabalhou com variações na concentração de carbono, na pressão aplicada durante a fabricação e no fluxo de gás.
O que se conseguiu foi uma síntese mais robusta de CNT alinhados verticalmente e em grande escala, formando blocos hexagonais de 180 cm2 de área, o que poderá ser ampliado, segundo os pesquisadores.
“Há uma série de avanços disruptivos que dependem da experimentação de novos métodos de fabricação. Muitas vezes, as possibilidades do novo produto já são conhecidas, o que falta é torná-lo viável”, aponta Arie Halpern, especialista em tecnologias disruptivas.
O principal avanço nessa área diz respeito à arquitetura do material que, até então, era desorganizada, o que limitava as possibilidades de aplicação. Alinhados verticalmente em blocos, os nanotubos de carbono oferecem propriedades físicas relevantes, como resistência física e leveza.
Além disso, o carbono é uma matéria-prima abundante e relativamente barata, o que deverá tornar esse novo tipo de material um concorrente interessante para ligas metálicas e outros insumos. Nessa concorrência, as possibilidades de reutilização dos materiais compostos por carbono também oferecem vantagem.
Atualmente, a fibra de carbono é uma alternativa presente, mas as CNT têm maior potencial de inserção nas mais distintas áreas. As aplicações incluem baterias de íons de lítio, supercapacitores, purificação de água, interfaces térmicas, tecidos respiráveis e sensores.
Mas o que são nanotubos?
Os nanotubos são estruturas cilíndricas construídas em escala nanométrica, com medidas que correspondem a um milímetro dividido por 1 milhão. Ou seja, não há alfinete ou agulha finos o suficiente para passar por um nanotubo.
Quando o material de confecção é o carbono, esses minúsculos cilindros agregam propriedades singulares e muito relevantes no campo da nanotecnologia, eletrônica e inúmeros outros campos tecnológicos.
Todavia, os meios de fabricação de estruturas organizadas de nanotubos de carbono ainda estão em fase de aprimoramento. Criar nanotubos com parede tripla, por exemplo, é algo relativamente comum, mas organizar uma sequência desses minúsculos tubos lado a lado em blocos com tamanho considerável ainda é algo para o futuro.
Nanotubos de carbono na medicina
Uma equipe do Lawrence Livermore também criou um novo tipo de canal iônico composto por nanotubos de carbono curtos, que podem ser inseridos em biocamadas sintéticas e membranas celulares vivas para formar minúsculos poros capazes de transportar água, prótons, pequenos íons e até DNA.
Segundo os cientistas, essas “porinas” podem ser usadas para fornecer drogas ao corpo, com direcionamento em nível molecular. Ao contrário de tomar uma pílula, que será absorvida lentamente e entregue a todo o corpo, os nanotubos de carbono podem identificar uma área exata para tratar sem prejudicar outros órgãos circundantes.
Em artigo publicado na revista “Nature”, Aleksandr Noy, biofísico do LLNL que liderou o estudo, explicou que há drogas boas e eficientes que tratam doenças de um órgão, porém, são bastante tóxicas para outros.
Além dessa capacidade de direcionamento das substâncias no organismo, esses canais iônicos de nanotubos de carbono podem servir como base para novos biossensores e ainda atuarem como partes de células sintéticas.
Canais de membranas biológicas para o transporte de íons e moléculas são encontrados na maior parte dos sistemas naturais. No entanto, as alternativas produzidas em laboratório para substituí-las sempre carregavam problemas e nunca se igualaram às capacidades das proteínas biológicas.
