Os nanotubos de carbono (CNT) são estruturas cilíndricas compostas por átomos de carbono, com diâmetros tipicamente na ordem dos nanómetros e comprimentos que variam entre os micrómetros e os centímetros. Estas estruturas apresentam uma resistência mecânica excecional, que ultrapassa a do aço e a de outros materiais convencionais. Esta elevada resistência, juntamente com as suas propriedades térmicas e eléctricas únicas, torna os CNTs altamente valiosos em várias aplicações, incluindo materiais estruturais, equipamento desportivo, componentes aeroespaciais e electrónicos.
Estrutura dos nanotubos de carbono:
Os nanotubos de carbono são formados pelo enrolamento de uma única camada de grafite, conhecida como grafeno, num cilindro sem costuras. A disposição dos átomos de carbono nestes tubos está num padrão de rede hexagonal, o que contribui para a sua resistência e flexibilidade. A estrutura de um CNT pode ser classificada em dois tipos principais: nanotubos de carbono de parede simples (SWCNTs) e nanotubos de carbono de parede múltipla (MWCNTs). Os SWCNTs são constituídos por uma única camada de grafeno, enquanto os MWCNTs têm várias camadas de grafeno aninhadas concentricamente umas nas outras.
- Propriedades dos nanotubos de carbono:Propriedades Mecânicas:
- Os CNTs são conhecidos pela sua extraordinária resistência à tração e flexibilidade. Podem dobrar-se e torcer-se sem quebrar, o que os torna ideais para materiais de reforço em compósitos.Propriedades térmicas:
- Apresentam uma elevada condutividade térmica, o que é benéfico para aplicações que requerem uma dissipação ou transferência eficiente de calor.Propriedades eléctricas:
- Dependendo da sua estrutura, os CNT podem ser metálicos ou semicondutores. Esta capacidade de adaptação permite a sua utilização numa vasta gama de dispositivos electrónicos, desde materiais condutores a transístores.Propriedades químicas:
Os CNT são relativamente inertes e estáveis, mas podem ser funcionalizados para aumentar a sua compatibilidade com outros materiais ou para introduzir funcionalidades químicas específicas.Aplicações dos nanotubos de carbono:
- As propriedades únicas dos CNT permitem a sua utilização em vários domínios:
- Materiais estruturais: Utilizados como agentes de reforço em compósitos para aumentar a resistência e a durabilidade.
- Eletrónica: Utilizados em semicondutores, transístores e outros componentes electrónicos devido às suas propriedades eléctricas controláveis.
- Armazenamento de energia: Incorporados em baterias e supercapacitores para um melhor desempenho.
Aplicações biomédicas: Utilizados em sistemas de administração de medicamentos e como suportes para engenharia de tecidos devido à sua biocompatibilidade e tamanho à escala nanométrica.
Desafios na produção e utilização de nanotubos de carbono:
