Nanofibra de diamante pode revolucionar indústria da fibra de carbono

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Um professor da Universidade de Tecnologia de Queensland, na Austrália, trouxe uma proposta que pode revolucionar a indústria da fibra de carbono, desenvolvendo um material com altíssima eficiência de armazenamento de energia potencial elástica em qualquer escala. Ele criou “elásticos” de diamante.

Nas aulas de Física, você já deve ter se deparado com a energia potencial elástica. Basicamente, trata-se da energia armazenada a partir da aplicação de uma força para deformar determinados objetos. Pense, por exemplo, naqueles pequenos aviões e helicópteros com elásticos atrelados às hélices.

Depois de girar a hélice e retorcer o material, ao soltá-la, os brinquedos saem voando – justamente pela energia que os elásticos armazenam. Haifei Zhan, pesquisador responsável pela novidade, partiu do mesmo princípio e projetou fitas de carbono com estrutura similar à das pedras preciosas, chamando-as de nanofibras de diamante.

Visão esquemática da estrutura de nanofibras de diamante.Visão esquemática da estrutura de nanofibras de diamante.Fonte:  Nature 

O professor explica: “De forma semelhante a uma mola comprimida ou a um brinquedo de corda para crianças, a energia pode ser liberada à medida que o aglomerado torcido de fios se desenrola. Se você puder criar um sistema para controlar a energia fornecida pelo pacote de nanofios, isto seria uma solução de armazenamento de energia mais segura e mais estável para muitas aplicações”.

Potenciais da pesquisa

A partir do momento em que a força sobre um item é removida, como no caso das hélices citadas, o objeto comprimido, retorcido ou mesmo esticado libera toda a energia concentrada para retornar a seu estado original. O mesmo acontece com a solução de Haifei Zhan. É preciso entender que qualquer objeto elástico possui um limite de carga, que, se ultrapassado, elimina a capacidade de armazenamento de energia. Quando projetado para essa finalidade, o limite é maior e sua aplicação pode se estender a diversas áreas.

Falando das nanofibras de diamante, foi encontrada uma densidade de energia de 1,76 MJ por quilograma – quatro a cinco vezes maior que a de uma mola de aço convencional e até três vezes maior que a de uma bateria de íons de lítio. Ou seja, não se pode desconsiderar que elas podem ser utilizadas como fonte de alimentação para sistemas biomédicos implantados para monitorar funções cardíacas e cerebrais ou até para pequenos robôs eletrônicos.

“Feixes de nanofios de carbono podem ser transformados em músculos artificiais baseados em fios de torção que respondem a excitações elétricas, químicas ou fotônicas. Ao contrário do armazenamento químico, como as baterias de íons de lítio, que usam reações eletroquímicas para armazenar e liberar energia, um sistema de energia mecânica por si só apresentaria comparativamente riscos muito menores”, conta o pesquisador.

Futuro da tecnologia

O interesse de cientistas e engenheiros em fibras de carbono já é conhecido, pois suas propriedades físicas são capazes de alavancar avanços tecnológicos. O estudo representa um novo passo nesse sentido, já que, segundo ele, as nanofibras de diamante não apenas possuem uma excelente capacidade de deformação torcional, mas também alta eficiência de transferência de carga interfacial – originada do contato de partículas com cargas elétricas diferentes.

Alta eficiência de transferência de carga interfacial é uma das características da novidade.Alta eficiência de transferência de carga interfacial é uma das características da novidade.Fonte:  YouTube 

Tais propriedades, segundo Haifei, sugerem que a novidade é uma excelente candidata à construção de uma nova geração de fibras. As expectativas quanto à aplicabilidade são altas. “Os aglomerados de nanofios podem ser usados em linhas de transmissão de energia de última geração, eletrônica aeroespacial, baterias, têxteis inteligentes e compósitos estruturais, como materiais de construção”, finaliza.

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