Os nanotubos de carbono (CNT) são alotrópodes de carbono cilíndricos em forma de favo de mel com nano diâmetro.

Há inúmeras propriedades dos CNTs como resistência mecânica, elasticidade, leveza, condutividade elétrica e térmica, o que o torna o material mais promissor.

Muitas indústrias incluem eletrônica, medicina, armazenamento de energia, sensores e muitas outras estão utilizando CNTs em grande número. A crescente demanda tem colocado uma pressão constante no aumento da produção de CNTs.

Esta produção em larga escala de CNTs se tornou o principal desafio que dificulta suas aplicações. 

Enfrentar o desafio :

Normalmente, os cientistas preferem cultivar as florestas de CNT em vez de cultivá-las individualmente. As florestas de CNT são matrizes de CNT verticalmente alinhadas que são auto-montadas.

Isto é normalmente realizado através do processo de deposição de vapor químico na presença de um catalisador fixo em um substrato que mais tarde é separado da floresta CNT a fim de produzir material de alta pureza.

Embora este processo ofereça uma abundância de méritos, a única grande questão enfrentada é a duração.

Até agora, os pesquisadores conseguiram cultivar a floresta de CNT até 2 cm usando catalisadores como o ferro (Fe) sobre suporte de óxido de alumínio (Al2O3) (o comprimento dos CNTs desempenha um papel vital quando se trata de suas propriedades, portanto, é necessário considerar este aspecto).

Isto afeta seu valor industrial ao limitar o fornecimento e aumentar o custo do material. 

Houve uma descoberta revolucionária que mudou totalmente o jogo.

Recentemente uma equipe de cientistas do Japão registrou o comprimento da floresta CNT até 14 cm através de uma nova abordagem. Seu estudo foi publicado recentemente em Carbono. 

Hisashi Sugime, professor assistente da Universidade de Waseda, e sua equipe descobriram que os CNTs pararam de crescer devido à mudança estrutural gradual do catalisador (Fe-Al2Ox) que era usado anteriormente.

Basicamente, a densidade dos CNTs, que depende do número de catalisadores ativos, é insuficiente para manter uma estrutura auto-sustentável, o crescimento da floresta termina.

Portanto, o catalisador utilizado deve permanecer estruturalmente e quimicamente estável. 

A abordagem deles foi mudar a técnica para suprimir esta instabilidade.

Conseguiram isso adicionando a camada de gadolínio (Gd) ao catalisador anterior revestido com um substrato de silício do tipo n.

A camada de gadolínio ajudou a evitar a deterioração do catalisador e, por sua vez, permitiu que a floresta de CNT crescesse 5cm.

Além disso, para alcançar o comprimento desejado, eles mantiveram o catalisador em uma câmara chamada câmara de deposição de vapor químico a gás frio (CVD).

O catalisador foi pré-tratado mantendo a temperatura de até 750°C e fornecendo pequenas concentrações de vapores de Fe e Al à temperatura ambiente.

Isto ajudou a manter a estrutura catalisadora por até 26 horas o que, por sua vez, promoveu o crescimento da floresta CNT.

Após análises cuidadosas, eles puderam registrar com sucesso o comprimento da floresta CNT em 14 cm. 

Este notável progresso ampliou os aspectos de aplicação das CNTs.

Pode mudar a abordagem da nanotecnologia e da nanociência para futuras pesquisas. 

Para ler o artigo de pesquisa completo publicado, consulte o DOI abaixo. 

Referência :

Hisashi Sugime, Toshihiro Sato, Rei Nakagawa, Tatsuhiro Hayashi, Yoku Inoue, Suguru Noda. Floresta de nanotubo de carbono ultra-longo via suplementos in situ de fontes de vapor de ferro e alumínio. Carbono, 2020; https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.066

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