Os nanotubos de carbono (CNTs) podem suportar temperaturas até cerca de 500°C no ar antes de começarem a oxidar e a degradar-se. Este limiar de temperatura é crucial para a preparação e aplicação de CNTs, especialmente em ambientes onde a exposição ao ar é inevitável.
Explicação pormenorizada:
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Oxidação de grafite e CNTs:
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A grafite, o material de que derivam os CNT, é sensível ao oxigénio e começa a oxidar quando exposta ao ar a temperaturas de cerca de 500°C (932°F). Este processo de oxidação pode levar a uma rápida perda de massa, até 1% por dia em determinadas condições. A exposição contínua a temperaturas elevadas no ar fará com que o material perca espessura e acabe por falhar estruturalmente. Esta caraterística da grafite afecta diretamente a estabilidade e a longevidade dos CNTs quando expostos a condições semelhantes.Temperaturas e ambientes operacionais:
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As temperaturas de funcionamento da grafite e, por extensão, dos CNT, podem ser significativamente mais elevadas em ambientes controlados com níveis reduzidos de oxigénio ou sob vácuo. Por exemplo, a grafite pode ser utilizada até 2450°C (4442°F) a pressões até 10-2 torr, e até 2150°C (3902°F) a 10-4 torr. Estas condições não são típicas da maioria das aplicações práticas de CNTs no ar, mas realçam o potencial para operações a temperaturas mais elevadas em condições controladas.
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Técnicas de preparação e controlo da temperatura:
A preparação de CNTs envolve frequentemente técnicas como a deposição de vapor químico com plasma (PECVD), que pode reduzir as temperaturas de substrato necessárias para o crescimento de CNTs de alta qualidade. Tradicionalmente, eram necessárias temperaturas superiores a 800°C, mas os avanços na PECVD permitiram o crescimento de CNTs a temperaturas tão baixas como 120°C. Esta redução da temperatura não só reduz as limitações dos materiais e substratos que podem ser utilizados, como também ajuda a manter a integridade dos CNT, evitando a zona de oxidação a alta temperatura.
Implicações para as aplicações:
