Os nanotubos de carbono (CNT) podem ser sintetizados através de vários métodos, incluindo a evaporação a laser, a deposição química de vapor (CVD) e a deposição química de vapor enriquecida com plasma (PECVD).
O método de evaporação a laser envolve a utilização de um laser de alta potência para vaporizar um alvo de carbono, normalmente misturado com um catalisador, num forno de alta temperatura.
O carbono vaporizado condensa-se então para formar nanotubos.
Este método é conhecido por produzir nanotubos de carbono de parede simples (SWCNTs) de alta qualidade e com propriedades controláveis.
Como são sintetizados os nanotubos de carbono através do método de evaporação a laser: 5 principais propriedades e aplicações
1. Síntese por evaporação a laser
No método de evaporação a laser, um laser pulsado, tal como um laser de CO2 ou Nd:YAG, é utilizado para aquecer um alvo de grafite contendo uma pequena quantidade de catalisador metálico (por exemplo, ferro, cobalto ou níquel) num forno de quartzo a temperaturas entre 1200°C e 1400°C.
A energia intensa do laser vaporiza a grafite e as partículas de catalisador, que depois se recombinam e condensam nas regiões mais frias do forno para formar nanotubos de carbono.
Este método permite a produção de SWCNTs de elevada pureza com diâmetros e comprimentos relativamente uniformes, tornando-os adequados para várias aplicações.
2. Propriedades dos nanotubos de carbono
Os nanotubos de carbono apresentam propriedades excepcionais devido à sua estrutura única.
São compostos por folhas de grafeno enroladas, o que lhes confere uma extraordinária resistência mecânica, condutividade eléctrica e condutividade térmica.
Os CNT são mais fortes do que o aço e mais leves do que o alumínio, com condutividades eléctricas que podem rivalizar com o cobre.
A sua condutividade térmica é também muito elevada, comparável à do diamante.
Estas propriedades tornam os CNT ideais para uma vasta gama de aplicações.
3. Aplicações dos nanotubos de carbono
Materiais estruturais
Devido à sua elevada resistência e leveza, os CNT são utilizados em materiais compósitos para melhorar as propriedades mecânicas dos materiais utilizados nos sectores aeroespacial, automóvel e desportivo.
Eletrónica
Os CNT podem ser utilizados como semicondutores em dispositivos electrónicos, incluindo transístores, devido ao seu bandgap controlável e à elevada mobilidade dos portadores.
Armazenamento de energia
Os CNT são utilizados em baterias e supercapacitores para melhorar a capacidade de armazenamento de energia e as taxas de carga/descarga.
Aplicações biomédicas
Os CNTs podem ser funcionalizados para utilização na administração de medicamentos, engenharia de tecidos e biossensores.
Emissão de campo
Os CNTs são utilizados em ecrãs de emissão de campo (FEDs) e fontes de electrões devido às suas excelentes propriedades de emissão de campo.
Conclusão
O método de evaporação a laser é uma técnica poderosa para sintetizar nanotubos de carbono de alta qualidade com um controlo preciso das suas propriedades.
As propriedades únicas dos CNT, incluindo a sua resistência mecânica, condutividade eléctrica e térmica, tornam-nos versáteis para inúmeras aplicações em várias indústrias.
À medida que a investigação continua a aperfeiçoar a síntese e a funcionalização dos CNT, espera-se que as suas potenciais utilizações se expandam ainda mais.
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