Nanofibra de diamante pode revolucionar indústria da fibra de carbono
Imagem: Unsplash
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.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.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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