FAMU

Por: Trisha Radulovich | Publicados:14 de fevereiro de 2023 | 15h26 | COMPARTILHAR:

Uma equipe de pesquisadores da Faculdade de Engenharia FAMU-FSU do Instituto de Materiais de Alto Desempenho está explorando os limites térmicos de nanomateriais avançados, trabalho que pode ter um impacto direto em sistemas de distribuição de medicamentos, eletrônica, viagens espaciais e outras aplicações.

A equipe de pesquisa, liderada pela professora assistente de engenharia industrial e de manufatura Rebekah Sweat, concluiu o primeiro estudo sobre como os nanotubos de nitreto de boro purificados permanecem estáveis ​​em temperaturas extremas em ambientes inertes.

Seu trabalho foi publicado na revista Applied Nano Materials.

Os nanotubos de nitreto de boro, ou BNNTs, são mais fortes e resistentes a altas temperaturas do que os nanotubos de carbono. Tal como os seus primos de carbono, são estruturas medidas pelo nanómetro – um comprimento igual a um bilionésimo de metro.

Mas fabricar esses materiais é um desafio. Os métodos atuais para BNNTs são mais recentes e ainda não produzem as mesmas quantidades que os métodos desenvolvidos para nanotubos de carbono. É por isso que aprender mais sobre como eles funcionam é importante.

Os pesquisadores descobriram que os BNNTs são totalmente estáveis ​​até 1.800°C em um ambiente inerte, a atmosfera quimicamente inativa em que são fabricados. Eles também aprenderam que os BNNTs podem suportar temperaturas de 2.200°C por curtos períodos sem perder as propriedades mecânicas que os tornam tão eficazes.

“Esta pesquisa visa descobrir uma propriedade que é incrivelmente útil para o futuro”, disse Sweat. “Temos um conhecimento mais robusto de como os BNNTs funcionam quando e como falham termicamente – porque todos os materiais têm limitações. Mudamos a forma como fabricamos esses tipos de compósitos para utilizar melhor suas propriedades.”

As aplicações potenciais para esses materiais compósitos leves e fortes são inúmeras. Qualquer coisa que aqueça, como uma turbina ou motor, pode utilizá-los para funcionar em um ambiente de alta temperatura. Eles são termicamente condutores, o que significa que espalham o calor rapidamente, e sua estabilidade mecânica oferece reforço estrutural.

Os BNNTs mostram-se particularmente promissores para seu uso na exploração espacial. Sua capacidade de conduzir calor, isolar a corrente elétrica e bloquear a radiação poderia ser usada em veículos espaciais ou em uma espaçonave durante a reentrada na atmosfera da Terra. Essas mesmas propriedades também os tornam úteis para eletrônicos de alto desempenho.

“Compreender o comportamento desses nanotubos em altas temperaturas é crucial para a criação de materiais que possam suportar condições extremas, tanto na fabricação quanto no uso final”, disse o autor principal e estudante de doutorado, Mehul Tank. “À medida que entendermos melhor como eles funcionam nessas condições, seremos capazes de desenvolver uma melhor fabricação de compósitos que empregam matrizes de processamento em alta temperatura, como cerâmicas e metais.”

Este trabalho foi parcialmente financiado por uma bolsa obtida do Programa de Investimento em Comercialização GAP da FSU, um evento organizado pelo Escritório de Comercialização para ajudar a transformar a pesquisa acadêmica em potenciais projetos comerciais. O financiamento que Sweat recebeu em 2022 através do processo de candidatura competitiva do Gabinete de Comercialização apoiou a fase deste trabalho que revelou as temperaturas de processamento para compósitos de matriz cerâmica BNNT que é o foco do projeto GAP.

Juntamente com o financiamento do GAP, este estudo também foi apoiado através de uma parceria com a empresa BNNT Materials, sediada na Virgínia. A empresa sintetiza BNNTs e trabalhou com pesquisadores da Florida State University para descobrir como os nanotubos sobreviveram a altas temperaturas e como será o desempenho de diferentes produtos químicos.

“A GAP ajudou minha equipe a explorar novos caminhos e incentivou a colaboração para levar esse trabalho adiante”, disse Sweat. “O processo de aplicação e a ênfase na tradução da pesquisa do laboratório em materiais relevantes para a indústria ajudam a concentrar nossa pesquisa em tecnologias emergentes interessantes.”