"Queremos criar uma nova geração de fibras, que apresentem rigidez e tenacidade superiores", disse Horacio Espinosa, professor de Engenharia Mecânica, da Universidade Northwestern. "Um grande problema na engenharia de fibras é que elas ou são fortes ou dúcteis - queremos uma fibra que, ao mesmo tempo, tenha as duas propriedades. As fibras fabricadas apresentam altíssima ductibilidade e tenacidade. Elas podem absorver e dissipar grandes quantidades de energia, antes de se fraturar. Observamos também que a resistência do material é muito, muito alta, a tal ponto de nunca ter sido verificado algo similar antes. Essas fibras podem ser utilizadas para uma ampla variedade de aplicações em defesa e na indústria aeroespacial."

A pesquisa foi realizada na Escola McCormick, da Universidade Northwestern, na Faculdade de Engenharia e Ciência Aplicada e faz parte de uma iniciativa de pesquisa universitária multidisciplinar, ligada ao Departamento de Defesa. Espinosa e seus colaboradores receberam US $7,5 milhões em financiamento para desenvolver o material.

Para criar a nova fibra, os pesquisadores começaram com nanotubos de carbono. Estas estruturas de carbono, na forma cilíndrica e individulizadas, são conhecidas como um dos materiais mais resistentes à tensão existentes na natureza. Anteriormente, o maior problema com o qual os pesquisadores se defrontavam no estudo desses materiais era que, quando agregados em feixes, os nanotubos perdiam essa propriedade mecância excepcional, porque deslizavam uns sobre os outros quando puxados. Para resolver este problema, um polímero foi adicionado para juntar um nanotubo ao outro, e, então, o material resultante foi preparado na forma de fibras.

As taxas de resistência e de falha do material resultante foram testadas fazendo-se uso de medidas in-situ de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), que se vale de um potente microscópio para observar a deformação dos materiais em uma escala submicrométrica. "Nós aprendemos em escalas múltiplas como esse material funciona", disse Tobin Filleter, um pós-doc. do grupo de Espinosa. "Precisamos, agora, entender como as moléculas funcionam nessas escalas nanométricas, para engenheirar fibras mais fortes e mais resistentes no futuro."

O resultado é um material que tem uma alta capacidade de absorver energia, sem se romper, superando o Kevlar. Não obstante, o Kevlar ainda tem a maior resistência à fratura. O próximo passo é estudar como engenheirar as interações entre os feixes de nanotubos de carbono e dos nanotubos dentro do feixe para, então, aumentar a resistência do material. O grupo está agora olhando para técnicas que promovam a ligação covalente entre os nanotubos dentro dos feixes, usando feixes de elétrons de alta energia, para promover, de forma eficiente, as ligações entre os tubos. A ligação covalente é uma ligação química criada pelo compartilhamento de pares de elétrons entre átomos, neste caso, os átomos de carbono dos nanotubos.

"Os nanotubos de carbono, blocos de construção nanométricos das fibras desenvolvidas, ainda são 50 vezes mais fortes do que o material que nós criamos", disse Mohammad Naragh. "Se conseguirmos uma melhor eficiência em promover as interações entre os feixes, podemos tornar o material ainda mais forte."

Gizmag (Tradução - AGS).

Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem a esta notícia: "A Multiscale Study of High Performance Double-Walled NanotubePolymer Fibers", de autoria de Mohammad Naraghi, Tobin Filleter, Alexander Moravsky, Mark Locascio, Raouf O. Loutfy e Horacio D. Espinosa, foi aceito na revista ACS Nano e pode ser acessado no link http://dx.doi.org/ 10.1021/nn101404u.

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