O que é um nanocompósito?
Um nanocompósito é um material sintético projetado para melhorar o desempenho em inúmeras aplicações exclusivas: estrutural, funcional ou cosmética. Como com outros compósitos, o nanocompósito inclui um meio básico, ou matriz, composto de plástico, metal ou cerâmica combinado com nanopartículas em suspensão. As partículas de carga são muito menores que as dos compósitos regulares e são do tamanho de grandes moléculas, pelo menos cem vezes menores que o núcleo de um óvulo humano.
O meio de base sólido de um nanocompósito começa como um líquido que pode ser pulverizado sobre uma superfície, extrudado ou injetado em um molde. As partículas de carga funcionam de acordo com sua forma: redondas, como uma bola, ou longas e finas, como um tubo. Os fulerenos, nanopartículas compostas inteiramente de átomos de carbono, como bolas de bucky ou nanotubos, são ordens de magnitude menores que as fibras de carbono ou as cargas de esferas encontradas em compósitos regulares. Estes fulerenos podem transportar qualquer número de moléculas reativas usadas em aplicações medicinais.
Quanto menor o tamanho das partículas de carga em suspensão no meio base, maior a área de superfície disponível para interação e maior o potencial de afetar as propriedades do material. Nos estágios de formação dos nanocompósitos, o meio base deve fluir facilmente para os moldes. Em algumas aplicações, o material de enchimento deve alinhar e não interromper o fluxo em direções específicas onde é necessária resistência ou condutividade. As cargas com altas proporções comprimento / largura alinham-se bem no fluxo de uma base líquida que ainda não se tornou sólida.
O aumento da área superficial das partículas menores nos nanocompósitos força sua difusão e os obriga a serem distribuídos de maneira mais uniforme, resultando em propriedades mais consistentes do material. O aglomerado de nanopartículas durante o fluxo e o conjunto do meio base é causado por cargas atômicas residuais ou quando as partículas ramificadas se emaranham à medida que fluem umas para as outras. Agrupamentos indesejados e irregulares contribuem para tensões residuais no material quando o meio base se torna sólido. Distribuições desiguais de nanopartículas em locais críticos podem causar falhas no projeto, parar de funcionar ou quebrar. Um método que garante a distribuição uniforme das partículas é a sonoquímica, na qual - na presença de ondas de ultrassom - as bolhas são formadas e colapsam, dispersando as nanopartículas de maneira mais uniforme.
Das muitas aplicações para materiais nanocompósitos, algumas de interesse são eletrônicas, ópticas e biomédicas. Os nanocompósitos que combinam um meio à base de polímeros com nanotubos de carbono são usados na embalagem de eletrônicos que requerem carcaças para dissipar cargas elétricas estáticas e acúmulos térmicos. Para transparência óptica, nanopartículas de tamanho ideal não espalham a luz, mas permitem que ela passe enquanto aumenta a resistência do material. Em energia fotovoltaica, quanto menores as partículas, maior a absorção solar, resultando em uma maior produção de eletricidade. Nanopartículas em lentes de contato, formadas a partir de uma base de polímero, mudam de cor dependendo da quantidade de glicose no líquido lacrimal do paciente, indicando a necessidade de insulina pelos diabéticos.