Aplicaciones
El equipo del INCT ha estado desarrollando una serie de aplicaciones utilizando nanomateriales de carbono. Destacamos la producción de nanocompositos que aumentan el rendimiento de los materiales convencionales, y aplicaciones para mejorar la eficiencia de dispositivos de generación de energía limpia (fotovoltaica y pilas de combustible). El grupo también ha desarrollado dispositivos electrónicos que utilizan nanotubos y grafeno que funcionan como sensores de gases, químicos y biológicos.
Composición
Un nanocompuesto es la mezcla de un material convencional con nanopartículas de otro material. Es posible así hacer que este material convencional (plásticos, resinas, cemento, etc.) sea más resistente, mecánica y térmicamente, o se comporte como conductor eléctrico. En la actualidad, los nanocompositos ya se utilizan en piezas de automóviles y materiales de embalaje. Los nantoubes de carbono y grafeno se han utilizado en mezclas con materiales como polímeros y cerámicas, lo que ha dado como resultado nanocompuestos con propiedades mecánicas, térmicas, eléctricas, estructurales y químicas superiores. El grupo INCT Nanocarbono viene desarrollando una serie de aplicaciones, ejemplos de las cuales son el composite de nanotubos y cemento (patente internacional en asociación con la empresa Intercement), composites de películas transparentes y eléctricamente conductoras para aplicaciones electrovoltaicas, resinas epoxi/nanotubos (aplicaciones aeroespaciales ) y fungicidas para soja y frijol oraga. Estos procesos y materiales son perfectamente adaptables para usos en áreas estratégicas, como Nuclear, Petróleo, Gas y para la producción de Materiales Inteligentes.
Dispositivos electrónicos y sensores
La nanotecnología tendrá un fuerte impacto en las áreas de información y energía. Los dispositivos electrónicos de hoy basados en silicio se componen de cientos de millones de transistores impresos en un solo bloque de silicio. Cada año se mejoran las técnicas de fabricación, lo que permite reducir el tamaño de los transistores individuales, con el consiguiente aumento de la capacidad de procesamiento y la frecuencia de funcionamiento de un procesador.
Sin embargo, una serie de dificultades técnicas imponen límites al tamaño mínimo de los transistores esculpidos en bloques de silicio, a escala industrial. Se cree que los nuevos dispositivos nanoelectrónicos se diseñarán de manera diferente a los dispositivos actuales. Recientemente, se demostró la posibilidad de construir transistores mucho más pequeños utilizando nanotubos de carbono y moléculas orgánicas.
La respuesta eléctrica de los dispositivos basados en nanomateriales de carbono depende en gran medida de la presencia de gases y líquidos, lo que posibilita el desarrollo de sensores de gases y sensores químicos y biológicos a partir de estos dispositivos. Como una “nariz” o una “lengua electrónica”, los sensores son capaces de detectar cambios ambientales mínimos, emitiendo así señales para activar mecanismos en dispositivos electrónicos y mecánicos o para prevenir accidentes ambientales, entre otras posibilidades.
Investigadores del INCT Nanocarbono dominaron las técnicas de nanofabricación de dispositivos electrónicos , utilizando la infraestructura de litografía en una sala limpia de la UFMG. Ya se han fabricado transistores basados en nanotubos y grafeno y se están probando como sensores de gas.