Nanomateriais de carbono

Apresentação

O carbono está presente na natureza de formas muito variadas e é capaz de arranjar-se de diferentes maneiras, resultando em diversas estruturas, como tubos, esferas ocas, planos, fibras. Quando estas estruturas possuem tamanhos muito pequenos, apresentam características físicas, químicas e biológicas muito interessantes. Veja algumas dessas características neste conteúdo.

OBJETIVOS
  • Descrever as diferentes propriedades dos nanotubos de carbono, fulerenos e grafenos.
  • Entender os conceitos dos nanomateriais de carbono.
  • Exemplificar aplicações dos nanomateriais de carbono.

Ficha técnica

Unidades didáticas às quais este conteúdo pode pertencer:
  • Nanociência
  • Nanotecnologia
  • Materiais nanoestruturados
  • Materiais de carbono
Outros conteúdos que podem se relacionar a este:
  • Estrutura cristalina
  • Efeitos quânticos em nanomateriais
  • Propriedades de nanomateriais
Níveis de ensino apropriados:
  • Ensino Médio

Créditos

Autores:
Coordenação pedagógica: Prof.ª Dr. Valeria Iensen Bortoluzzi
Coordenação técnica: Prof. Ms. Iuri Lammel
Data de publicação: julho de 2011
Local: Santa Maria - RS (BRA)
Como citar este conteúdo:
MAIS UNIFRA. Nanomateriais de carbono. Santa Maria, RS: Unifra, 2011. Online. Disponível em: http://maisunifra.com.br/conteudo/nanomateriais-de-carbono/.

Bibliografia

Bibliografia que embasa este conteúdo:
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Espaço do professor

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Introdução

Nano é um prefixo de unidade de medida que significa um bilionésimo de metro (1/1.000.000.000 = 10-9). Os nanomateriais apresentam tamanho nanométrico, não podendo ser vistos a olho nu, e, por serem tão pequenos, possuem propriedades diferenciadas. Eles são estudados pela nanociência para a aplicação em nanotecnologia. Existem nanomateriais que são formados apenas por átomos de carbono, que foram descobertos há algum tempo atrás. Esses nanomateriais de carbono seriam os fulerenos [R], os nanotubos de carbono [R] e o grafeno [R]. Até então, acreditava-se que somente o diamante e o grafite eram formados apenas por carbono. Todos estes materiais, fazem parte da família dos alótropos do carbono, e o que os diferencia é a maneira como os átomos se organizam.

Grafeno

Grafeno

O grafeno é um plano formado apenas por átomos de carbono que se arranjam entre si na forma de hexágonos, semelhante a um favo de mel. Foi obtido pela primeira vez em 2004, por Andre Geim [R], a partir de um experimento com o grafite do lápis. Dentre os alótropos do carbono, o grafeno é o que possui a mais alta resistência mecânica conhecida [R], sendo utilizado como um reforço para a obtenção de materiais mais resistentes à quebra [R]. É um excelente condutor de eletricidade, não aquecendo facilmente nesse processo [R], e por isso pode ser utilizado em dispositivos eletrônicos [R]. Além do mais, é transparente e flexível [R] o que possibilita sua utilização nas novas tecnologias. Pode ser aplicado em sensores [R]; na composição de materiais, de modo a alterar suas propriedades [R]; no desenvolvimento de transistores; de dispositivos eletrônicos e de armazenamento de hidrogênio. Se cortarmos uma estreita tira do grafeno, obtemos uma nanofita de grafeno.

Nanotubos de carbono

Nanotubo de carbono

Nanotubos de carbono são estruturas em forma de cilindro (ou tubo), teoricamente formadas pelo enrolamento de um plano de átomos de carbono que se organizam em formato de favo de mel. Os nanotubos de carbono de múltiplas camadas foram visualizados pela primeira vez em 1991, por Sumio Iijima [R], enquanto estudava a produção de estruturas de carbono em forma de “bola de futebol”, conhecidos como fulerenos. Já os nanotubos com apenas uma camada foram visualizados dois anos depois por Iijima [R] e Bethune [R]; sua espessura é da ordem do nanômetro e seu comprimento pode chegar até a ordem de centímetros. Os nanotubos de uma única camada são milhares de vezes mais finos que um fio de cabelo [R], possuem propriedades elásticas e alta resistência mecânica [R], permitindo que sejam dobrados e/ou torcidos sem que ocorra sua quebra. Estes materiais podem ser bons condutores
de eletricidade [R] e isto possibilita inúmeras aplicações como em sensores de gases [R] e/ou biológicos [R] e transistores [R]. Além do mais, é possível utilizá-los na produção de tecidos super-resistentes [R] e impermeáveis, em aplicações médicas [R], na composição de materiais de modo que suas propriedades sejam fortemente modificadas [R], entre outros [R].

Fulerenos

Fulereno

Os fulerenos são moléculas de carbono formadas por hexágonos e pentágonos fechados entre si, geralmente na forma de “esferas ocas”. O mais conhecido deles possui 60 átomos de carbono e tem formato de bola de futebol. Os fulerenos foram obtidos primeiramente por Harold Kroto e colaboradores em 1985 [R], durante experimentos que tentavam compreender como longas cadeias de carbono se formavam no meio interestrelar [R]. Não são bons condutores de eletricidade, nem de calor, mas são bons aceitadores de elétrons [R] o que permite aplicações para estes materiais. Dentre as aplicações do fulereno, a que se destaca é o transporte de medicamentos pelo corpo humano [R], prolongando o efeito do medicamento. Isso permite tratamentos mais eficazes e menos agressivos à saúde. Além do mais, o fulereno apresenta propriedades antioxidantes [R]. Atualmente, está sendo utilizado pela indústria farmacêutica em cosméticos [R] e protetores solares [R].

Atividades

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ComentáriosFórum

Uma resposta para Nanomateriais de carbono

  1. Muito interessantes os objetos deste conteúdo, pois “mostram” o conteúdo de forma prática. Tendo-se a oportunidade de visualizar a teoria e perceber o quão presente esse conteúdo no nosso dia a dia.

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