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Aerogel de prata pode ser fabricado em escala industrial

Redação do Site Inovação Tecnológica -  23/10/2017

A característica típica das espumas metálicas é a sua leveza: é prata pura, mas mais leve que um floco de algodão. [Imagem: LLNL]

Espumas metálicas

Um aerogel é um material de densidade tão baixa que é conhecido como "fumaça congelada" - espumas metálicas ou metais de alta porosidade também são usados para descrever esses materiais.

Além de superleves, as espumas metálicas têm uma área superficial extremamente elevada - elas são quase inteiramente "buracos" -, elevada condutividade elétrica e baixa condutividade termal.

Isto as torna excelentes para aplicações em células a combustível, baterias, dispositivos médicos e eletrônica - peças de alta rigidez para carros e aviões e catalisadores de metais nobres mais eficientes são outros exemplos de uso.

Aerogel de prata

Ocorre que os métodos convencionais de fabricação das espumas metálicas exigem condições complicadas, incluindo alta temperatura, alta pressão e atmosferas controladas. Isto resulta que, na maioria dos casos, esses métodos não são escalonáveis para produção industrial em massa.

Fang Qian, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore, nos EUA, demonstrou que não precisa ser assim.

Ele fabricou um aerogel de prata - já existem aerogéis de ouro e de diamante - partindo de nanofios de prata, dispensando todas aquelas condições exigentes.

Os nanofios de prata foram preparados por síntese de polióis e purificados por precipitação seletiva. Os aerogéis foram a seguir produzidos por moldagem por congelamento dos nanofios em suspensão aquosa, seguido por uma sinterização térmica para soldar as junções dos nanofios.

Como ganhos adicionais, os novos aerogéis de prata possuem densidades ajustáveis, estruturas de poros controladas, maior condutividade elétrica e melhores propriedades mecânicas, tornando o material atraente para aplicações práticas porque o aerogel pode ser fabricada com as especificações adequadas a cada aplicação.

Materiais mais leves do mundo

Os blocos de aerogel alcançaram uma densidade de 4,8 miligramas por centímetro cúbico.

Assim, eles não bateram o recorde de metal mais leve do mundo, que pertence a uma "fumaça sólida" feita de níquel - saindo dos metais, o título de material mais leve do mundo pertence ao aerogel de grafite.

Bibliografia:

Ultralight Conductive Silver Nanowire Aerogels
Fang Qian, Pui Ching Lan, Megan C. Freyman, Wen Chen, Tianyi Kou, Tammy Y. Olson, Cheng Zhu, Marcus A. Worsley, Eric B. Duoss, Christopher M. Spadaccini, Ted Baumann, T. Yong-Jin Han
Nano Letters
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b02790

Material mais leve do mundo: metal com 99,99% de ar

Redação do Site Inovação Tecnológica -  19/11/2011

A estrutura metálica é feita de vigas ocas, tão leve que não consegue amassar um delicado dente-de-leão. [Imagem: Dan Little/HRL Laboratories]

Fumaça metálica

Cientistas conseguiram o que parecia impossível.

Eles construíram uma espuma metálica que é ainda menos densa do que o aerogel, a até agora substância sólida mais leve do mundo.

Já existem aerogéis de silício, de nanotubos de carbono e até de diamante.

Sua densidade é tão baixa que ele é comumente chamado de "fumaça sólida".

Mas Tobias Schaedler e seus colegas dos Laboratórios HRL, nos Estados Unidos, construíram seu aerogel usando metais.

Ou seja, eles construíram uma "fumaça metálica sólida".

Material mais leve do mundo

A agora nova estrutura mais leve do mundo foi construída com uma liga de níquel e, ainda assim, pesa menos do que uma pena.

Com 0,9 miligrama por centímetro cúbico, ela é 10% menos densa do que o menos denso dos aerogéis.

"A estrutura é tão delicada que ela consiste em 99,99% de ar," afirma Schedler.

Outro resultado surpreendente é que esse aerogel metálico mantém a rigidez, resistência, capacidade de absorção de energia e condutividade da liga metálica maciça.

E tudo isto com a vantagem de não ser quebradiço como a liga original: ele pode ser comprimido a até 50% do seu volume e retornar ao seu estado original sem perda de suas características.

Rede de tubos ocos

Já existem espumas metálicas de diversos tipos, além dos emergentes materiais celulares, mas todos são feitos com arquiteturas aleatórias, além de apresentarem uma relação direta entre a densidade e a resistência.

A nova técnica de fabricação começa com um fotopolímero líquido - uma molécula que altera suas propriedades quando exposta à luz - que é exposto à luz ultravioleta através de uma máscara.

Quando o material curado é retirado, produz-se uma rede tridimensional, que é então recoberta com uma fina película da liga de níquel-fósforo.

O último passo é dissolver o fotopolímero, deixando a estrutura metálica de vigas ocas que compõe o aerogel metálico.

Aplicações dos aerogéis

Os aerogéis têm inúmeras aplicações, tendo sido usados na sonda espacial StarDust para capturar partículas da cauda de um cometa, para remover metais pesada da água contaminada e até para revestir oleodutos.

Os pesquisadores afirmam que o isolamento térmico, a eliminação de vibrações acústicas e a absorção de choques estão entre outras possibilidades de uso.

Como o novo aerogel é metálico, ele tem ainda a possibilidade de ajudar no desenvolvimento de eletrodos mais leves para baterias e catalisadoresmais eficientes.

Bibliografia:

Ultralight Metallic Microlattices
T. A. Schaedler, A. J. Jacobsen, A. Torrents, A. E. Sorensen, J. Lian, J. R. Greer, L. Valdevit, W. B. Carter
Science
18 November 2011
Vol.: 334 pp 962-965
DOI: 10.1126/science.1211649