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Nanotubos de carbono

Química

Os nanotubos de carbono são cilindros formados por átomos de carbono que possuem extraordinárias propriedades mecânicas, elétricas e térmicas.
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Os nanotubos de carbono, NTC (CNT, do inglês carbon nanotube), são cilindros ou tubos ocos formados por alótropos do carbono com proporções nanométricas (1 nanômetro é igual à bilionésima parte de um metro (10-9 m)). Para você ter uma ideia, é como se fosse uma folha de papel enrolada, mas é formada por átomos de carbono e tem a espessura de apenas um átomo. Eles são 100 mil vezes mais finos que um fio de cabelo e invisíveis até para microscópios ópticos.

Essa nova classe de materiais foi descoberta em 1991, por Sumio Iijima. A partir de então, ela tem sido alvo de estudos dos cientistas, pois representou uma grande revolução graças às suas propriedades (que serão mencionadas mais à frente) que superam as de qualquer material até então conhecido.

Os nanotubos de carbono podem ser feitos por um só desses cilindros, sendo classificados como nanotubos de parede única. Mas existem também os nanotubos de paredes múltiplas, que são formados por vários cilindros que estão enrolados de maneira concêntrica, ou seja, com um centro em comum, como a representação a seguir:

Representação de nanotubo de parede múltipla
Representação de nanotubo de parede múltipla

O fato de ser de parede única ou de parede múltipla é um dos fatores que determinam as propriedades dos nanotubos de carbono. No caso dos nanotubos individuais, um fator que determina se ele será um condutor ou semicondutor é o ângulo do enrolamento e o raio do nanotubo. Outras propriedades dependem também do diâmetro e do número de camadas concêntricas. Mas todos os nanotubos são duros e resistentes.

Essas variedades de propriedades são importantes porque fazem com que os nanotubos possam ser usados em uma diversidade muito grande de aplicações. Por exemplo, se o nanotubo de carbono for condutor, ele poderá transmitir a eletricidade de uma forma até 1000 vezes mais eficiente que os fio de cobre. Já os semicondutores podem ser usados em circuitos eletrônicos refinados graças às suas dimensões que são muito reduzidas, podendo ser utilizados em nanoprocessadores para substituir os chips de silício atuais.

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Se puderem ser adicionados aos polímeros sintéticos (plásticos), formando estruturas chamadas de nanocompósitos, os nanotubos podem endurecê-los ou torná-los condutores de eletricidade.

Os nanotubos também apresentam extraordinárias propriedades mecânicas, pois são bastante resistentes à ruptura sob tração, sendo 100 vezes mais resistentes que o aço e possuindo apenas 1/6 de sua densidade. Por isso, eles também poderão ser usados na construção civil e até mesmo na construção da fuselagem de aviões, carros, foguetes e ônibus espaciais da NASA. Se forem adicionados a tecidos, os nanotubos poderiam torná-los indestrutíveis, sendo mais eficientes que o polímero Kevlar usado em coletes à prova de balas.

Outra propriedade importante dos nanotubos de carbono é a extraordinária condução térmica, podendo ser usados em processos de conservação e transmissão de energia, como a energia solar, sendo muito mais eficientes que as células fotovotaicas que são usadas hoje em dia.

Os nanotubos também possuem um enorme potencial de utilização na medicina. Por serem extremamente pequenos e leves, podem chegar ao interior de uma célula para serem utilizados como sensores para diagnósticos e tratamentos médicos. Entretanto, um fator que atrapalha essa aplicação dos nanotubos é que eles matam as células com as quais têm contato. Para impedir isso, alguns cientistas estão propondo que os nanotubos sejam recobertos com um polímero sintético capaz de imitar uma substância da superfície celular, a mucina.

Essas são apenas algumas das infinitas aplicações que os nanotubos de carbono podem ter, mas resta ainda esperar para ver o que dirão as pesquisas nessa área da nanotecnologia.


Por Jennifer Fogaça
Graduada em Química

O nanotubo parece uma folha de papel enrolada, mas é feito de átomos de carbono
O nanotubo parece uma folha de papel enrolada, mas é feito de átomos de carbono

Gostaria de fazer a referência deste texto em um trabalho escolar ou acadêmico? Veja:

FOGAçA, Jennifer Rocha Vargas. "Nanotubos de carbono"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/nanotubos-carbono.htm. Acesso em 08 de dezembro de 2019.

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