Aplicações
A equipe do INCT tem desenvolvido uma série de aplicações empregando nanomateriais de carbono. Destacamos a produção de nanocompósitos que aumentam o desempenho de materiais convencionais, e aplicações para melhorar a eficiência de dispositivos de geração limpa de energia (células fotovoltaicas e de combustível). O grupo tem também desenvolvido dispositivos eletrônicos que utilizam nanotubos e grafeno que funcionam como sensores de gases, químicos e biológicos.
Compósitos
Um nanocompósito é a mistura de um material convencional com nanopartículas de outro material. Pode-se assim fazer com que este material convencional (plásticos, resinas, cimento etc.) se torne mais resistente, mecânica e termicamente, ou que se comporte como um condutor de eletricidade. No presente, nanocompósitos já são utilizados em peças de automóveis e em materiais de embalagens. Os nantoubos de carbono e grafeno têm sido empregados, em misturas com materiais como polímeros e cerâmicas, resultando em nanocompósitos com propriedades mecânicas, térmicas, elétricas, estruturais e químicas superiores. O grupo do INCT Nanocarbono vem desenvolvendo uma série de aplicações, de que são exemplos o compósito de nanotubos e cimento (patente internacional em parceria com a empresa Intercement, os compósitos de filmes transparentes e condutores de eletricidade para aplicações eletrovoltaicas, as resinas epóxi/nanotubos (aplicações aeroespaciais) e fungicidas para a oraga da soja e do feijão. Estes processos e materiais são perfeitamente adaptáveis para usos em áreas estratégicas, como a Nuclear, de Petróleo, Gás e para a produção de Materiais Inteligentes.
Dispositivos Eletrônicos e Sensores
A nanotecnologia terá um forte impacto nas áreas de informação e energia. Os dispositivos eletrônicos atuais, baseados no silício, são constituídos de centenas de milhões de transistores impressos em um bloco de silício único. A cada ano, as técnicas de fabricação são aprimoradas, possibilitando a diminuição do tamanho dos transistores individuais, com consequente aumento da capacidade de processamento e da frequência de funcionamento de um processador.
Uma série de dificuldades técnicas impõem, todavia, limites ao tamanho mínimo dos transistores esculpidos em blocos de silício, em escala industrial. Acredita-se que novos dispositivos nanoeletrônicos serão concebidos de forma distinta dos dispositivos atuais. Recentemente, foi demonstrada a possiblidade de construção de transistores muito menores, usando-se nanotubos de carbono e moléculas orgânicas.
A resposta elétrica de dispositivos baseados em nanomateriais de carbono depende fortemente da presença de gases e líquidos, tornando assim possível o desenvolvimento de sensores de gases e sensores químicose biológicos a partir destes dispositivos. Como um “nariz” ou uma “língua eletrônica”, os sensores são capazes de detetar mínimas alterações ambientais, assim emitindo sinais para o acionamento de mecanismos em dispositivos eletrônicos e mecânicos ou para a prevenção de acidentes ambientais, entre outras possibilidades.
Pesquisadores do INCT Nanocarbono dominam as técnicas de nanofabricação de dispositivos eletrônicos, usando a infra-estrutura de litografia de sala limpa da UFMG. Já foram fabricados transistores baseados em nanotubos e em grafeno, que estão sendo testados como sensores de gás.