O Que são Nanomateriais?

O que são nanomateriais?

Os nanomateriais hoje fazem parte de um termo comumente vinculados em revistas e até nos noticiários, é uma ciência que utiliza materiais em escala nanométrica, conhecida com a ciência dos átomos, pois é capaz de manipular átomos e moléculas. Sua escala de tamanho é nanométrica (nm), o que corresponde a 10-9 m, podemos compará-lo ao diâmetro de um fi o de cabelo que é 100.000 vezes maior que um nanômetro. Os átomos possuem a dimensão subnanométrica e algumas moléculas, como por exemplo, as proteínas possuem tamanho superior a um nanômetro. O tamanho de interesse para a nanociência e a nanotecnologia está entre 100 nm ao nível atômico (0,1 nm). Para termos uma ideia das dimensões dos objetos de estudo um nanômetro equivale a um milímetro dividido em um milhão de partes. O fio de cabelo possui uma espessura média de 75.000 nanômetros.

A nanotecnologia abrange praticamente todas as áreas dos setores industriais e de serviços. Muitas são as aplicações e exige uma demanda de conhecimentos multidisciplinares, baseados na física, química, biologia, ciência e engenharia de materiais, computação, entre outras áreas, para que se aumente a capacidade humana de manipulação da matéria até os limites do átomo.

Qual a aplicação tecnológica desses materiais?

A maior parte das aplicações dos nanomateriais vem de uma evolução, ao longo do tempo, das necessidades industriais de produção. Como por exemplo, as nanopartículas de TiO2 e ZnO encontradas atualmente nos protetores solares, elas possuem a capacidade de refletir a radiação UV, nos protegendo dos seus efeitos nocivos, mas são transparentes na região do

visível, ou seja, nós não somos capazes de visualizá-los. Nanopartículas, nanocristais, nanofios, nanofitas, nanotubos e nanocompósitos, todos os materiais na escala nanométrica com aplicações especifi cas. A grande vantagem desses materiais, além do seu tamanho, lógico, é a potencialização das suas propriedades físicas e químicas, o que proporciona grande interesse e uma gama de possibilidades de aplicações. Dentre elas, podemos citar a nanobiotecnologia, os nanofármacos, a nanoeletrônica, a gravação e leitura magnética.

Na nanoescala dois materiais têm proporcionado bastante interesse por parte dos pesquisadores: os nanotubos e os nanofi os. Entre aqueles podemos destacar os nanotubos cobertos de carbono que foram descobertos em 1991. Eles possuem diâmetro que vão de nanômetros a micros.

O que são nanotubos de carbono?

Para entender o que é um nanotubo de carbono (CNT, do inglês carbon nanotube), pegue uma folha de papel, e enrole-a, encostando uma das extremidades da folha na outra, sem sobrepor material. Esse enrolamento, no caso dos CNTs, é feito quimicamente em “folhas” monoatômicas de grafite – sim, praticamente o mesmo que você usa no seu lápis. A estrutura química dessa substância – que permite a você escrever com ela – também permite a separação de camadas finíssimas do material. Idealmente, essas camadas têm exatamente um átomo de espessura, porém é possível separar camadas mais grossas.

Os nanotubos de carbono são formados por rolos de grafite em forma de cilindro e apresentam propriedades mecânicas e elétricas extraordinárias.

Um nanotubo condutor é até 1000 vezes mais eficiente na transmissão de eletricidade do que os fios de cobre utilizados atualmente. Já um nanotubo semicondutor, por suas dimensões reduzidas, pode ser utilizado para incluir – em objetos de dimensões mínimas – circuitos eletrônicos refinados. Uma das possíveis aplicações dos CNTs é a construção de nano processadores capazes de substituir os chips produzidos atualmente, feitos com silício. Isso é importante por diversos motivos, entre eles a diminuição da necessidade de mineração, já que o grafite pode ser produzido em laboratório a partir de outros materiais, e também por diminuir o tamanho de equipamentos eletrônicos e computacionais a dimensões microscópicas.

Os materiais inteligentes

Materiais inteligentes são estruturas capazes de se modifi car quando o ambiente ao redor sofre alteração, essas modifi cações são detectadas por meio de sensores. Esses materiais devem ser capazes de perceber e corrigir uma determinada alteração como, por exemplo, uma variação da temperatura ou de vibração. Encontramos diversas aplicações como, por exemplo: nos motores de carros, equipamentos eletrônicos e aparelhos de CD. A medicina vem realizando muitas pesquisas nessa área, buscando desenvolver equipamentos que possam ser mais sensíveis à detecção e localização de tumores, correções de problemas na coluna e próteses ortopédicas, entre outros. As aplicações dos materiais inteligentes possibilitam uma gama de aplicações. Na construção civil tenta-se utilizar esse tipo de material na construção de pontes e prédios que sejam capazes de alterar sua coloração no caso de peso excessivo ou em condições em que a segurança seja colocada em risco, auxiliando na prevenção de acidentes.

Materiais magnéticos

Os materiais magnéticos inserem-se na indústria de gravação magnética que cresce à taxa de 17% ao ano. Na área de eletroeletrônicos, os materiais magnéticos só são ultrapassados pelos semicondutores, entretanto estes dois materiais possuem a mesma importância econômica. O lucro da indústria brasileiro de materiais magnéticos é de aproximadamente R$ 100 milhões anuais. Esses materiais são utilizados nos motores elétricos, balanças eletrônicas, sensores e componentes mais sofi sticados da indústria de computadores e de telecomunicações.

Células solares

A busca por fontes de energias alternativas vem desafi ando os cientistas nos últimos anos a investir no aperfeiçoamento de células solares com maior produção e baixo custo. Assim, os cientistas vêm, nos últimos 10 anos, aperfeiçoando as células de silício. As células de silício são dispositivos eletrônicos semicondutores que utilizam o efeito fotovoltaico para produzir eletricidade a partir da luz solar, sendo conhecidas comumente como células