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NANOTUBOS DE CARBONO OBTIDOS NO LACER POR DEPOSIÇÃO QUÍMICA DE VAPOR CATALISADA

 

 

 

 

Membros do Projeto

 

 

Sobre os Nanotubos de Carbono

 

Nanotubos de carbono (CNT) são uma nova classe de materiais descobertos em 1991 por Sumio Iijima  e apresentam extraordinárias propriedades mecânicas, elétricas e térmicas. Possuem a maior resistência a ruptura sob tração conhecida, na ordem de 200 GPa, 100 vezes superior ao mais resistente aço com apenas 1/6 de sua densidade. Já foram desenvolvidos diversos processos de síntese sendo os principais a descarga entre eletrodos de grafite e por Deposição Química de Vapor Catalisada (DQVC). Esta última apresenta o maior potencial para produção em massa de nanotubos. Como catalisadores são usados os metais de transição como Fe, Ni e Co ou seus óxidos.

 

 

 

 

Resistência mecânica à tração de diversos materiais de alta performance em comparação aos nanotubos de carbono

 

 

 

Diferentes tipos de nanotubos de carbono em relação a sua quiralidade

 

 

 

Esses catalisadores na forma de nanopartículas com diâmetro inferior a 20nm são submetidos a um ambiente rico em carbono a uma temperatura entre 600-1200°C. As nanopartículas metálicas absorvem o carbono e se tornam saturadas, ocorrendo então a precipitação do carbono na forma de um plano de grafite encurvado formando um tubo. Este tubo de carbono na hibridização sp2 consiste no nanotubo de carbono, o qual pode apresentar um plano (nanotubo de carbono de parede simples, CNTPS, ou múltiplos planos, CNTPM). Os catalisadores ou seus precursores podem ser dispersos sobre um substrato plano, como um waffer de silício, ou sobre algum material inerte e de grande área superficial, preferencialmente. Diversos catalisadores cerâmicos já foram desenvolvidos para o crescimento de CNT. A maioria deles se baseia na formação de uma solução sólida entre óxidos de metais de transição (Fe,Ni,Co) e óxidos cerâmicos estáveis termicamente. Desta maneira o metal catalisador fica homogeneamente disperso e “diluído” na matriz cerâmica. As atmosferas de síntese de nanotubos pela técnica de Catalytic CVD são redutoras e promovem a redução do óxido. Dependendo de fatores como a tensão superficial entre o metal e a matriz cerâmica e a concentração superficial do metal, ocorre formação de nanopartículas metálicas de diferentes diâmetros. Quando estas nanopartículas são inferiores a 20-15 nm têm-se condições propícias para formação de nanotubos de carbono.

 

 

                        Síntese de Nanotubos de Carbono no LACER

 

 

Atualmente estão sendo sintetizados nanotubos de carbono de parede simples e múltipla através da técnica de DQVC. Os nanotubos sintetizados são do tipo não orientados e são empregados óxidos de grande área superficial como suporte dos catalisadores para aumentar o rendimento da síntese. Magnésia, alumina e sílica são os principais óxidos estudados. Também estão sendo desenvolvidos métodos para purificação de nanotubos de carbono.

Os nanotubos de carbono produzidos estão sendo empregados na síntese de compósitos de matriz cerâmica e polimérica.

 

 

  

 

Reator de DQVTC a ser utilizados nos experimentos de síntese de NC. Forno elétrico (A), câmara tublar de mulita (B), absorvedor de umidade (C), borbulhador (D), painel de comando (E), visão interna da câmara de síntese em funcionamento (F).

 

 

 

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