Nanotubos de Carbono

Páginas: 16 (3927 palavras) Publicado: 28 de novembro de 2013
Nanotubos de Carbono
1. Definição

Os Nanotubos de Carbono são alótropos do carbono com uma nanoestrutura cilíndrica feita
de uma camada singular de carbonos ligados entre sim em configuração sp2. Ocos por dentro,
os nanotubos têm as extremidades fechadas, e seu diâmetro é de cerca de um nanômetro,. Os
nanotubos se resultam da organização dos átomos de carbonos em folhas, como no grafite,mas em lugar de estarem empilhadas, cada folha se enrola num cilindro. O tubo que resulta de
uma só folha é chamado de nanotubo de parede única. Quando várias folhas se enrolam de
maneira concêntrica, tem-se o nanotubo de parede múltipla.

2. Produção

Existem alguns métodos para a produção de nanotubos de carbono. Os métodos a altas
temperaturas, bem como os métodos de ablação por laser eo de deposição química por vapor,
produzem nanotubos de carbono de alta qualidade estrutural, mas sua produtividade industrial é
questionável e o custo do produto é elevado. Devido a isto muitas variações do método de CVD
têm sido criadas, as quais são adequadas para a obtenção de uma grande produtividade
industrial e a um baixo custo de produção. Dentre esses métodos destaca-se o método decrescimento por Spray Pyrolysis proposto por Kamalakaran. As maiores vantagens do Spray
Pyrolysis são a relativamente baixa temperatura de deposição, temperaturas abaixo de 1000
° o aparato experimental simples e o relativament e alto grau de pureza do material obtido.
C,
A outra maneira de obter nanotubos chama-se "descarga de arco". As universidades
brasileiras empregam e dominam ambos osmétodos. O método por descarga de arco dá
origem a nanotubos mais perfeitos, por trabalhar com altíssimas temperaturas. Mas tem a
desvantagem de produzir uma grande quantidade de carbonos amorfos. Nos carbonos amorfos,
ao contrário do que acontece nas formas cristalinas do carbono (nanotubos, fulerenos,
diamante e grafite), os átomos estão desordenados, sem posicionamento nem espaçamentodefinidos entre eles. A purificação envolve uma série de processos químicos e térmicos
complicados. Já a fabricação por deposição química, é mais controlada e não gera tantos
carbonos amorfos. Mesmo assim, há uma etapa de purificação necessária para eliminar os
resíduos dos catalisadores usados. Ambos os processos produzem nanotubos de parede única
3

e de parede múltipla. Mudanças em determinadosparâmetros, como a pressão, determinam a
produção de um ou de outro.
Na síntese por descarga de arco uma corrente elétrica de alta intensidade é aplicada a
dois eletrodos de grafite, que são aquecidos a temperaturas próximas dos 3700° C. A essas
temperaturas, o grafite primeiro vira vapor e em seguida se condensa, na forma de uma fuligem
que contém nanotubos. O processo ocorre em atmosferacontrolada, geralmente preenchida
por um gás, mas também pode ser feito dentro da água. Os nanotubos foram descobertos por
descarga de arco em 1991 pelo pesquisador japonês Sumio Iijima, que os comparou a agulhas.
Segundo ele, cada "agulha" compreendia de dois a 50 tubos concêntricos formados por folhas
de grafeno. Os nanotubos de parede única só ficaram conhecidos dois anos depois.
Gases comoo metano e o etileno (compostos por átomos de hidrogênio e de carbono)
são a matéria-prima do processo por deposição química. O gás é introduzido em um forno junto
com o catalisador metálico (ferro, níquel ou cobalto). Ambos são aquecidos até
aproximadamente 900° C, para que se decomponham. Os átomos de carbono provenientes do
gás grudam nas nanopartículas do metal dissolvido. Os nanotuboscrescem então a partir
destas partículas (o diâmetro deles depende do tamanho delas).Normalmente é utilizado uma
molécula "dois em um" no processo CVD. O ferroceno, cuja fórmula é Fe (C5H5)2, possui em
sua composição carbono e ferro, que atua como catalisador.
Os nanotubos de carbono geralmente passam por uma espécie de controle de
qualidade, a caracterização. Uma experiência feita na...
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