Recorde de isolamento térmico
Cientistas sintetizaram o melhor isolante térmico conhecido, capaz de resistir temperaturas de até 2.600 ºC, superando toda a concorrência, incluindo os chamados “materiais para temperaturas extremas”.
As aplicações industriais são óbvias, mas o rendimento do material o torna adequado até mesmo para escudos térmicos de veículos hipersônicos e espaçonaves durante a reentrada na atmosfera.
Espaçonaves, motores a jato e fornos industriais precisam de materiais que suportem o calor sem derreter, rachar ou liberar calor. No entanto, os materiais de isolamento térmico de alta temperatura disponíveis ainda deixam muito a desejar: Eles falham em temperaturas acima de 1.500 °C ou não são muito eficazes em impedir a passagem de calor, o que significa que, para se obter um dado nível de isolamento térmico, é necessário usar mais material, o que aumenta o volume, o peso e o custo.
Isolante de nanotubos
Em busca de um material que consiga bloquear o calor de forma eficaz e, ao mesmo tempo, seja fino e leve, Zi Yuan e colegas da Universidade Tsinghua, na China, valeram-se dos já conhecidos nanotubos de carbono.
Os nanotubos de carbono foram inicialmente usados para criar filmes muito finos e flexíveis, que foram então empilhados e enrolados, criando um novo material de isolamento térmico que a equipe chama de “filmes de nanotubos de carbono superalinhados”, ou SACNT-SF na sigla em inglês (Super-Aligned Carbon Nanotube Films – Stacked Films).
“O SACNT-SF apresenta uma condutividade térmica efetiva de 0,004 W m-1 K-1 à temperatura ambiente e 0,03 W m-1 K-1 a 2.600 °C, superando todos os materiais de isolamento termal relatados até o momento,” escreveram os pesquisadores.
Muito bom, mas não perfeito
O nível obtido de isolamento térmico se deve a uma combinação de fatores, incluindo o fato de que os nanotubos empilhados são, em sua maioria, espaço vazio, restando pouco material sólido por onde o calor possa passar, e os espaços entre eles são tão pequenos que bloqueiem o movimento das moléculas de gás, impedindo-as de transferir calor.
Além do desempenho, os filmes de nanotubos também são notavelmente duráveis, tendo suportado ciclos repetidos de aquecimento e resfriamento e permanecendo estáveis até 3.000 °C em uma atmosfera de argônio. E, diferentemente de materiais isolantes volumosos, esta substância inovadora é feita de películas finas como papel, que podem facilmente se dobrar em uma variedade de formas, ajustando-se aos objetos que devem proteger.
Mas o material não é perfeito, e ainda exige aparatos adicionais para seu uso prático. Isso porque o isolante de nanotubos de carbono oxida rapidamente acima de 500 °C no ar ambiente, o que significa que ele precisa ser protegido por revestimentos adequados em ambientes que tenham oxigênio.
Bibliografia:
Artigo: Carbon Nanostructure-Enabled High-Performance Thermal Insulation for Extreme-Temperature Application
Autores: Zi Yuan, Guo Chen, Duanliang Zhou, Peng Liu, Liang Liu, Shoushan Fan, Kaili Jiang
Revista: Advanced Functional Materials
DOI: 10.1002/adfm.202514142