Os nanotubos de carbono (CNT) são estruturas cilíndricas fascinantes feitas inteiramente de átomos de carbono. Caracterizam-se pelos seus diâmetros incrivelmente pequenos, medidos em nanómetros, e pelos seus comprimentos que podem variar entre micrómetros e centímetros. Estes materiais são conhecidos pela sua excecional resistência mecânica, condutividade eléctrica e propriedades térmicas, o que os torna muito valiosos em várias aplicações.
5 pontos-chave explicados
1. Estrutura atómica
Os nanotubos de carbono são compostos inteiramente por átomos de carbono. Cada átomo de carbono num nanotubo tem uma hibridação sp2. Isto significa que forma ligações covalentes com três outros átomos de carbono num plano, criando uma estrutura hexagonal. Esta estrutura é semelhante à da grafite, onde as camadas de átomos de carbono estão dispostas em folhas hexagonais. No entanto, ao contrário da grafite, as folhas dos CNTs são enroladas em cilindros sem costuras.
2. Tipos de nanotubos de carbono
Existem três tipos principais de nanotubos de carbono:
- Nanotubos de carbono de parede simples (SWCNTs): São feitos a partir de uma única folha de grafeno enrolada num tubo.
- Nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs): Consistem em múltiplos cilindros concêntricos de grafeno aninhados uns dentro dos outros.
- Nanotubos de carbono de poucas paredes (FWCNTs): Semelhantes aos MWCNTs, mas com apenas algumas camadas de cilindros de grafeno.
Cada tipo tem propriedades ligeiramente diferentes devido a variações na disposição e no número de camadas, que influenciam as suas caraterísticas mecânicas, eléctricas e térmicas.
3. Métodos de síntese
Os nanotubos de carbono são normalmente sintetizados utilizando métodos como a deposição química em fase vapor (CVD), a descarga por arco e a ablação por laser. A CVD é um dos métodos mais utilizados. Neste processo, os gases de hidrocarbonetos decompõem-se a altas temperaturas em partículas de catalisador metálico, levando ao crescimento de nanotubos.
4. Funcionalização e purificação
Após a síntese, os CNT são frequentemente submetidos a processos de funcionalização e purificação. A funcionalização envolve a ligação de grupos químicos à superfície dos nanotubos. Isto pode modificar as suas propriedades e melhorar a sua dispersão em várias matrizes. A purificação ajuda a remover as impurezas, melhorando a sua qualidade geral.
5. Aplicações
Devido às suas propriedades únicas, os CNT são utilizados numa vasta gama de aplicações. Estas incluem compósitos para materiais estruturais, eletrónica, membranas, tratamento de águas residuais, baterias, condensadores e até no campo da medicina. A sua elevada relação resistência/peso e condutividade tornam-nos particularmente úteis nas indústrias aeroespacial, automóvel e de equipamento desportivo.
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