Tecnologias - nano tubo de carbono

FACULDADE MULTIVIX SERRA

NANOTUBO DE CARBONO

Wellington Marcio de Oliveira Silva Ronquete

Marcos Antonio Alves Meira

Rodrigo Maia Guedes

SERRA-ES

20/09/2016

NANOTUBO DE CARBONO

                                                                                                                                          Professora: Tatiana de Santana Vieira

Turma:          ECA01NA

RESUMO

        Nanotubo de carbono é um elemento recente descoberto através da nanotecnologia, uma vez descoberto está sendo estudado de forma abrangente, afim de que se descubra ou reinventa os conceitos aplicados na engenharia.

SUMÁRIO

1. Introdução ao carbono...................................................................................................4
2. Descoberta do nanotubo de carbono............................................................................5
3. Produção do nanotubo de carbono...............................................................................6

3.1 Método de flutuação catalisador

3.2 A ablação por laser

3.3 Descargas de arco

3.4 CVD

1. Exemplo de estrutura com nanotubo de carbono......................................................11
2. Conclusão......................................................................................................................12
3. Refências.......................................................................................................................13

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1. INTRODUÇÃO AO CARBONO

Definição – Ocupando sexta posição na Tabela periódica, apresenta uma massa atómica de 12.01 e seu símbolo é “C”. Encontra-se distribuído na natureza e está presente em toda matéria orgânica. Sua utilização abrange várias áreas, entre elas, aeroespacial, nuclear, desportiva. Com tantas variedades de aplicações deve-se ao fato do carbono ser um elemento com propriedades distintas. Também por ter uma biocompatibilidade acaba que permite ser usado em aplicações biomédicas.

2.  DESCOBERTA DO NANOTUBO DE CARBONO

A história da descoberta dos nanotubos de carbono começou em 1985, quando os físicos Harry Kroto (University of Sussex, Inglaterra) e Richard Samlley (Rice University, EUA) iniciaram os estudos sobre a vaporização de grafite para explicar processos que podem ocorrer na superfície de estrelas. Para isso, eles utilizaram reatores de arco voltaico, em que uma descarga elétrica é feita entre dois eletrodos de grafite, colocados a poucos milímetros um do outro. Estudando estruturas de carbono formadas pela evaporação do grafite, eles descobriram que a maior parte dos elementos formados era constituída por uma esfera oca composta de exatamente 60 átomos de carbono interligados entre si, hoje conhecidos como C60.

Em 1991, o físico japonês Eiji Iijima, pesquisador chefe da NEC, em Tsukuba, no Japão, tinha certeza de que poderia encontrar muitas estruturas novas de carbono observando o depósito proveniente da evaporação de grafite em reatores de arco voltaico. Para caracterizar os produtos da evaporação, ele utilizava um microscópio eletrônico de transmissão de alta resolução. Com muita paciência, e após muitas tentativas, ele finalmente descobriu um depósito de material diferente na superfície de um dos eletrodos. Ele observou a formação de estruturas de átomos de carbono em forma de tubos com diâmetros de uns 4 bilionésimos de metros, isto é, 4 nanômetros (4 nm). Para se ter uma ideia desse diâmetro, basta dizer que um fio de cabelo tem um diâmetro de cerca de mil nanômetros. Por ter dimensões nanométricas, esses tubos são hoje conhecidos como nanotubos de carbono.

O nanotubo de carbono possui características moleculares únicas, ele é constituído por uma única camada e essa camada é originada do grafeno. Quanto a suas características físicas, ele possui uma alta resistência (mecânica), dissipação de calor (devido à ligação carbono-carbono ser muito forte), por ele fazer a ligação covalente sempre sobra um elétron o que ajuda o fluxo de uma corrente elétrica, ou seja, um bom condutor elétrico.

3. PRODUÇÃO DO NANOTUBO DE CARBONO

A síntese de nanotubos de carbono é essencialmente um processo em duas fases, numa primeira fase, os catalisadores são preparados e num segundo passo os nanotubos são cultivados. Os catalisadores são geralmente preparados por dispersão de nanopartículas de um metal de transição sobre um substrato. Uma vez que o elemento ativo é o elemento metálico, um tratamento de redução com hidrogénio é necessário para induzir nucleação de partículas de catalisador no substrato. Na fase seguinte (o catalisador já deve ser em todos os momentos em atmosfera controlada livre de ar), a fonte de carbono é introduzida no sistema para produzir o crescimento dos nanotubos. As temperaturas utilizadas para a síntese de nanotubos por CVD estão geralmente compreendidas entre 650 e 900 ° C. um reator tubular, introduzido em um forno elétrico para realizar as duas etapas, passando de um para outro, os fluxos de gás e temperaturas utilizadas mais frequentemente. Durante a fase de crescimento de nanotubos, geralmente é usado hidrogênio como gás de arraste, o que inibe a formação de carbono amorfo.

Quando é desejado para produzir VGCF entra uma terceira etapa de espessamento, em que a proporção de hidrogénio e a temperatura são diminuídas para favorecer craqueamento.

O método é versátil e substrato permite que diferentes tipos de filamentos com elevada seletividade. No entanto, as quantidades de produção são muito pequenas, sendo um processo descontínuo que requer um tempo de residência muito elevadas, de modo que os custos são astronômicos.

3.1 MÉTODO DE FLUTUAÇÃO CATALISADOR

Este método foi desenvolvido nos anos 1980 por grupos de endo e Tibbetts para a produção de VGCF. Hoje em dia, é uma forma válida de obtenção de nanotubos, nanofibras ou VGCF, embora o controle do que acontece é bastante mais complicado do que no método do substrato. A ideia do presente método é a de produzir continuamente, num processo contínuo, nanorods catalíticos, introduzindo-se no reator a sua reação. Portanto, todos os passos descritos no método do substrato (preparação do catalisador), a geração de nanopartículas de metal elementar, nanorods crescimento (e espessura) deve ter lugar em um único reator.