doi.org/10.1039/D3MH02193A
Credibilidade: 999
#Nanotecnologia
É um truque comum esticar um balão para facilitar o enchimento. Quando o balão se estica, a largura diminui transversalmente até o tamanho de um barbante. Noah Stocek, um estudante de doutorado que colabora com o físico da Western University Giovanni Fanchini, desenvolveu um novo nanomaterial que demonstra o oposto desse fenômeno.
Trabalhando na Interface Science Western, sede do Tandetron Accelerator Facility, Stocek e Fanchini formularam nanofolhas bidimensionais de semicarboneto de tungstênio (ou W2C, um composto químico contendo partes iguais de átomos de tungstênio e carbono) que, quando esticadas em uma direção, expandir perpendicularmente à força aplicada.
Este projeto estrutural é conhecido como auxética.
O truque é que a estrutura da nanofolha em si não é plana.
Os átomos da folha são feitos de unidades repetidas que consistem em dois átomos de tungstênio para cada átomo de carbono, dispostos metaforicamente como a superfície ondulada de uma caixa de ovos.
À medida que a tensão é aplicada através da nanofolha elástica em uma direção, ela se expande na outra dimensão à medida que as covinhas se achatam.
Antes desta inovação, havia apenas um material relatado que poderia expandir-se em 10% por unidade de comprimento desta forma contra-intuitiva.
A nanofolha de semicarboneto de tungstênio de engenharia ocidental pode se expandir até 40%, um novo recorde mundial.
“Estávamos procurando especificamente criar um nanomaterial bidimensional a partir de semicarboneto de tungstênio”, disse Stocek.
“Em 2018, os teóricos previram que poderia apresentar esse comportamento em um nível excelente, mas ninguém foi capaz de desenvolvê-lo, apesar das extensas tentativas de grupos de pesquisa em todo o mundo.” Não foi possível construir o novo nanomaterial de semicarboneto de tungstênio usando meios químicos, então Stocek e Fanchini confiaram na física do plasma para formar as camadas de átomo único.
Feito de partículas carregadas de átomos, o plasma é o quarto estado da matéria (com sólido, líquido e gasoso).
O plasma pode ser observado no mundo natural na aurora boreal, ou Aurora Boreal, e na coroa do Sol durante o recente eclipse solar.
Também é usado em iluminação neon, tubos fluorescentes e TVs de tela plana.
Normalmente, a instrumentação usada para fabricar nanomateriais bidimensionais são fornos especiais onde os gases são aquecidos a uma temperatura alta o suficiente para reagir quimicamente e formar a substância desejada.
Esta abordagem simplesmente não funcionou porque qualquer reação química, o processo mais comum, levaria a um produto diferente do nanomaterial desejado.
“Foi aí que a maioria dos pesquisadores que tentaram obter esse material antes de nós ficaram presos, então tivemos que mudar”, disse Fanchini.
Em vez de aquecer um gás feito de átomos de tungstênio e carbono em fornos, o que produziria partículas neutras como se obteria para sólidos, líquidos ou gases, Stocek e Fanchini projetaram uma nova instrumentação customizada que produz um plasma, que é composto de eletricamente carregado partículas.
Objetivos de expansão Existem inúmeras aplicações possíveis para essas nanofolhas W2C, começando com um novo tipo de extensômetro.
Esses medidores disponíveis comercialmente são uma forma padrão de medir a expansão e o estiramento em tudo, desde asas de avião até encanamentos domésticos.
“Imagine se você quer saber se um cano da sua casa está deformando e corre o risco de estourar em algum momento.
Você pode colocar um sensor no tubo feito desse nanomaterial bidimensional e depois usar um computador para monitorar a corrente que passa por ele.
Se a corrente aumentar, significa que o tubo está se expandindo e corre o risco de estourar”, disse Stocek.
O novo nanomaterial, de fato, torna-se mais eletricamente condutor e isso abre portas para infinitas possibilidades de uso em coisas como sensores, ou qualquer dispositivo que detecte eventos ou mudanças no ambiente e envie as informações para outros eletrônicos.
Outra aplicação é incorporar o material diretamente em eletrônicos extensíveis, como tecnologia vestível, para que tenham mais condutividade.
“Normalmente, os extensômetros dependem do fato de que quando você estica um material, ele fica mais fino e você altera a condutividade de um material para transportar corrente”, disse Fanchini.
“Com este novo nanomaterial, isso não seria mais o caso.”
Publicado em 29/04/2024 01h06
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