O termo “nano” aplicado à estrutura de materiais se tornou realidade em 1974, ano em que Norio Taniguchi descobriu a possibilidade de obtenção de materiais ao nível nanométrico.
O termo “nano” corresponde à escala exponencial de dez elevado a menos nove, correspondente a um bilionésimo da grandeza de base que, neste caso, é a medida do metro. Para se ter uma leve base deste tamanho, o comprimento de uma ligação química entre átomos é de dez elevado a menos 10 e os vírus têm em torno de dez elevado a menos seis metros de tamanho.
Os materiais nanométricos são aqueles que possuem dimensões entre um e cem nanômetros(nm) e são manipulados em escala atômica através de técnicas como a microscopia de varredura de sonda. Estes materiais possibilitam diversas novas aplicações, visto que modificam diretamente as propriedades químicas e físicas, se comparados a outros materiais com os mesmos átomos fabricados em escala métrica visível.
Como são produzidos os nanomateriais?
São dois os principais métodos de produção desses materiais, a técnica top-Down e a técnica bottom-up.
A primeira parte de uma estrutura “grande” para obter a estrutura desejada em escala nanométrica, fica mais fácil de compreender quando pensamos no seguinte exemplo: queremos uma rocha lapidada, mas para isso retiramos uma bruta da mina e a lixamos e polimos até obter o formato e tamanho desejado. Neste caso, é costumeiro utilizar a abrasão ou a moagem de alta energia para obter a estrutura nanométrica desejada.
A segunda técnica é consideravelmente mais complexa, dado que consiste na união de átomos para alcançar a estrutura nanométrica desejada. Neste caso seria como se pegássemos o pó da rocha desejada e os colasse até obter as características almejadas.
Quais são as aplicações mais comuns?
Existem as mais diversas aplicações para os materiais nanométricos, principalmente pela possibilidade de mudanças de propriedades devido ao tamanho, além da possibilidade de incorporá-lo a outros materiais para a melhoria de características. Algumas dos exemplos mais interessantes estão listados a seguir:
- Partículas com objetivo de tratamento para o câncer;
- Microprocessadores mais rápidos e que consomem menos energia;
- Painéis solares com rendimento dobrado;
- Baterias muitas vezes mais duráveis;
- Nano bolhas utilizadas para purificação de água;
- Nanosensores para detectar patógenos em alimentos;
- entre muitos outros.
E quanto aos materiais mais comuns utilizados nessas aplicações? Alguns são:
- O grafeno, que se trata de uma estrutura de carbono que pode substituir o alumínio e até mesmo o aço;
- silício;
- enzimas;
- entre muitos outros.
Quais são as vantagens e desvantagens dos materiais nanométricos?
E, ainda, estes materiais que prometem uma nova revolução industrial, mas como tudo na vida possuem características benéficas e prejudiciais. Entre as vantagens, podemos observar:
- A possibilidade de desenvolvimento de novas formas de se obter e armazenar energia, beneficiando inclusive formas de energia renováveis;
- O melhor desenvolvimento tecnológico, através de circuitos muito mais precisos e seguros;
- A possibilidade de tratamento específico de doenças no nosso organismo, “atacando” seletivamente apenas as células, vírus e bactérias que causam danos ao nosso organismo;
- Aprimoramento de propriedades de materiais já aplicados no mercado, aumentando suas aplicações;
Por outro lado, algumas desvantagens também devem ser avaliadas ao utilizar esses materiais, entre elas:
- A ameaça ao meio ambiente, visto que estes materiais, se forem descartados de formas incorretas podem se tornar toxinas e poluentes dificilmente retirados na natureza, devido a sua escala material;
- O impacto no mercado de trabalho, devido à obsolescência de outros processos e produtos, que podem levar ao desemprego de vários trabalhadores;
- O comprometimento securitário de processos, produtos e direitos, visto que esses materiais podem ser utilizados para espionagem ou sabotagem nas mais diversas indústrias.
No que a EngeMat Soluções pode te ajudar?
Como vimos, os Materiais nanométricos têm as mais diversas aplicações e nós, como engenheiros de materiais, podemos fazer parte do processo de produção, análises químicas da matéria-prima, melhorar a composição, mudar etapas de produção e até mesmo fazer uma nova seleção de material.
A EngeMat está localizada no CEFET-MG, um dos maiores centros federais do país. Temos laboratórios especializados em estudos de materiais cerâmicos, poliméricos, metálicos e biomateriais disponíveis para realização de ensaios diversos e a colaboração de doutores e especialistas prontos para nos auxiliarem na realização dos experimentos. Realizamos consultoria com preços abaixo do mercado, e com a excelência garantida pela riqueza de recursos contida na universidade.
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Por: Thauane Maia
Referências:
Nanotecnologia: Uma pequena solução para grandes problemas – Disponível em: https://www.iberdrola.com/inovacao/aplicacoes-da-nanotecnologia
O que é a nanotecnologia? – Disponível em: http://nchemi.com/nanotecnologia/
MARCONE, G. P. de S. Nanotecnologia e nanociência: aspectos gerais, aplicações e perspectivas no contexto do Brasil. Perspectivas de Ciência e Tecnologia, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro, V. 7, n. 2, 2015.