materiais

A idade da pedra, bronze e ferro devem seu nome aos materiais que o homem aprendeu a usar naquele tempo e que conseguiram desenvolver nessa época.

Os grandes avanços tecnológicos do século XX estão relacionados, em grande parte, ao uso do silício. O século XXI trouxe consigo o desenvolvimento de um amplo conjunto de materiais que atraíram a atenção graças às diversas propriedades físicas, químicas e morfológicas que apresentam e à ampla gama de aplicações que possuem. Estes são os cinco mais destacados:

1. Nanoestruturas de carbono

Eles são talvez os mais famosos da última década. Entre eles estão os nanotubos de carbono (NTC), fulerenos e grafeno, que fazem parte da mesma família, já que são todas formas diferentes de carbono alotrópico.

Os NTCs, caracterizados por serem extremamente duros, resistentes e flexíveis, têm sido utilizados em baterias recarregáveis, autopeças, materiais esportivos e filtros de água.

2. Materiais semicondutores bidimensionais

Uma desvantagem do grafeno é que ele não é um semicondutor, o que limita algumas de suas aplicações. Na busca por semicondutores 2D, foram obtidos materiais muito interessantes, como o fósforo, material composto de camadas de um átomo de fósforo organizado em uma estrutura hexagonal. Embora tenha sido sintetizado apenas em 2014, suas aplicações em eletrônica são muito animadoras.

Nesta mesma família estão o silício e antimônio. O primeiro foi usado para construir baterias com maior eficiência e vida útil. O antimônio provou ser altamente estável em diferentes mídias e é projetado para aplicações em tecnologias optoeletrônicas, como novos diodos emissores de luz (LEDs).

3. Materiais nanoporosos

Aplicações como purificação, separação e armazenamento de gases e filtros moleculares têm atraído atenção nos últimos tempos devido ao desafio ambiental. E há materiais porosos que desempenham um grande papel. Entre eles, as redes metal-orgânicas (MOFs) se destacaram. Suas características únicas de alta porosidade, flexibilidade e capacidade de incorporar funcionalidades específicas as tornam especiais e aumentaram suas pesquisas.

Outro exemplo de material nanoporoso é o upsalita, um carbonato de magnésio (MgCO3) obtido em 2011 na Universidade de Uppsala (Suécia), que surpreendeu por suas propriedades superabsorventes.

4. Materiais topológicos

Topologia é um ramo da matemática que estuda as propriedades que não mudam em corpos geométricos sob deformações. Aplicá-lo ao estudo de materiais permitiu a descoberta de novos sistemas com propriedades exóticas. Estes incluem isoladores topológicos (materiais que são isoladores elétricos no interior e condutores na superfície), supercondutores topológicos (materiais que possam conduzir electricidade sem perder a energia na forma de calor) e semimetais topológicos (eles têm as mesmas propriedades eletrônicas do grafeno, mas em 3D).

Suas aplicações concentram-se na fabricação de dispositivos que, como o computador quântico, permitirão processar e solucionar problemas milhões de vezes mais rápido que os dispositivos atuais. O Prêmio Nobel de Física de 2016 foi concedido a pesquisadores de fases topológicas.

5. Nanocelulose

Um desafio ambiental imediato é a substituição do plástico, um polímero que representa um problema sério devido à sua dificuldade em se decompor. Entre os melhores candidatos está a nanocelulose, um material que é obtido com base na celulose que foi decomposta, purificada e reconstruída em dimensões nanométricas.

A celulose é o biopolímero mais abundante na natureza e é um dos componentes estruturais das plantas, embora também seja encontrado em algas e alguns animais marinhos.

Uma vez processado, é possível obter nanocelulose, que surpreendeu por ser um material resistente a altas temperaturas, flexível, fácil de modificar quimicamente, transparente e um bom condutor de eletricidade. Mas sua maior vantagem é que não gera resíduos poluentes, o que faz dele um nanomaterial totalmente ecológico, com impacto ambiental zero.

Cremes para a pele, novos têxteis, papel e cimentos melhorados são outros exemplos de produtos onde a nanocelulose está sendo usada com resultados satisfatórios.

Não há dúvida de que o futuro está cada vez mais ao nosso alcance e serão os novos materiais que nos ajudarão a construir uma nova era.

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