Novo material feito com nanotubos de carbono é mais forte que o Kevlar

Novo material feito com nanotubos de carbono é mais forte que o Kevlar

Por Gustavo Minari | Editado por Douglas Ciriaco | 06 de Março de 2022 às 12h00
Vladimirzotov/Envato

Pesquisadores da Universidade de Wisconsin-Madison, nos EUA, desenvolveram um novo material feito com nanotubos que supera o Kevlar e as chapas de aço na proteção contra o impacto de projéteis em alta velocidade. O composto à prova de balas pode ser usado para blindar automóveis, coletes ou em naves espaciais.

O material ultraleve chamado “tapete de nanofibras” possui minúsculos cilindros de carbono com a espessura de um único átomo, combinados com nanotubos de Kevlar. Com essa mistura, os cientistas conseguiram aumentar a dissipação de energia de pequenos projéteis que se movem mais rápido que a velocidade do som.

“Os materiais nanofibrosos são muito atraentes para aplicações de proteção porque as fibras em nanoescala têm excelente resistência, tenacidade e rigidez em comparação com as fibras de escalas maiores”, explica o professor de engenharia física Ramathasan Thevamaran, autor principal do estudo.

Tapetes ultrarresistentes

Com essa abordagem, os cientistas acreditam que seria possível usar os nanotubos de carbono em equipamentos de blindagem leves e com alto desempenho, como em coletes à prova de balas ou em escudos ao redor de espaçonaves para proteger contra danos causados por detritos em alta velocidade.

Nanotubos de carbono (Imagem: Reprodução/University of Wisconsin Madison)

Ao incorporar a proporção exata de nanofibras de Kevlar com as mantas contendo nanotubos de carbono, os pesquisadores conseguiram produzir ligações de hidrogênio entre as fibras, aumentando seu desempenho consideravelmente em comparação com outros materiais que absorvem energia cinética.

“A ligação de hidrogênio é dinâmica, o que significa que ela pode se quebrar e se formar novamente, permitindo a dissipação de uma grande quantidade de energia. Além disso, as ligações de hidrogênio conferem mais rigidez a essa interação, o que fortalece e enrijece o tapete de nanofibras”, acrescenta Thevamaran.

À prova de balas

Os pesquisadores testaram o novo material usando um sistema de aferição de impacto de microprojéteis induzido a laser. Esse dispositivo lança balas minúsculas com velocidades variadas sobre as amostras do composto feito à base de Kevlar e nanotubos de carbono.

Esquema de absorção de impacto em alta velocidade (Imagem: Reprodução/University of Wisconsin-Madison)

Além de uma resistência superior a impactos, outra vantagem do novo material é que ele permanece estável em temperaturas muito altas e muito baixas. Com essas propriedades físicas e químicas, ele poderia ser aplicado em uma ampla variedade de ambientes extremos, como campos de batalha ou missões espaciais.

“Quando modificamos as interações interfaciais em nossos tapetes adicionando nanofibras de Kevlar, conseguimos alcançar quase 100% de melhoria no desempenho de dissipação de energia em velocidades supersônicas de impacto. Esse resultado é muito superior do que qualquer outro material fabricado pela indústria atualmente”, encerra o professor Ramathasan Thevamaran.

Fonte: University of Wisconsin–Madison

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