Portfolio 2

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Portfólio I do Módulo de Biomateriais 
Eixo temático: Biomec e Eng. Reab. 
Tema: Nanomateriais 
Título: Nanotubos Orgânicos 
Data: 14/03/2022 
Aluno: João Pedro Garcia Gomes Nogueira 
Matrícula (RA): RA00297151 
 
 
 
RESUMO OBJETIVO DO PROBLEMA: 
Hoje os cientistas já conseguem sintetizá-los a partir da difenilalanina. Até 
agora, a melhor solução alcançada pelos cientistas para gerar eletricidade 
para implantes e próteses era a inclusão de materiais piezoelétricos, como 
o PZT , em uma matriz de silicone, criando uma espécie de borracha que 
gera energia. Mais inesperado ainda é que eles detectaram nos nanotubos 
bioinspirados propriedades piezoelétricas comparáveis com os melhores 
atuadores piezoelétricos conhecidos -como referência eles utilizaram o 
trióxido delítio e nióbio. 
OBJETIVOS: 
• Entender as propriedades dos nanotubos orgânicos 
• Compreender piezoeletricidade 
• Identificar as aplicações dos nanotubos e suas vantagens e 
desvantagens 
• Comparar nanotubos orgânicos com nanotubos de carbono 
• Comparar nanotubos orgânicos com PZT 
• Discutir as aplicações como sensores e atuadores 
 
TERMOS DESCONHECIDOS: 
1. Nanotubo: Os nanotubos são formados por arranjos hexagonais 
originando pequenos cilindros. Possuindo uma faixas de diâmetros de 
alguns angstroms a dezenas de nanômetros, podendo ter o comprimento 
acima de inúmeros centímetros. 
2. Peptídeos auto-organizados: São nanotubos de origem biológica, 
podendo ter tamanhos variados entre 50 e 500 nanômetros, esses tubos 
são constituídos por aminoácidos o que o torna altamente compatível. 
3. Proteína beta amiloide: É a proteína da doença do Alzheimer, hoje 
podendo ser sintetizada em aminoácidos não naturais. 
4. Difenilalanina: (FF) São usados na produção na produção de 
nanoestruturas, por possuírem características favoráveis para a produção 
desses nanotubos. Nessa produção utiliza-se a água como solvente para 
se obter propriedades já conhecidas. 
 
 
QUESTÕES: 
1. Explique Piezoeletricidade. (Energia mecânica em energia elétrica) 
Hipótese: É a capacidade de transformar energia mecânica em energia 
elétrica ou vice-versa através da deformação do material, como o movimento 
do corpo. 
Validação da Hipótese: A hipótese está parcialmente correta. 
 
 
 
Resposta: Piezoeletricidade é a capacidade de um material, quando 
submetido a deformação mecánica, gerando cargas elétricas que aparecem 
em sua face, onde de mesma forma esses materiais forem submetidos a uma 
tensão elétrica faz com que ele sofra uma deformação mecánica, podendo 
curva-se, alongar-se ou mudar a sua espessura. 
 
2. Quais são as propriedades dos Nanotubos Bioinspirados? Compare 
a capacidade piezoeletricica do trióxido de lítio e nióbio com o 
nanotubo 
Hipótese: As propriedades dos nanotubos são rigidez, piezoeletricidade, 
capacidade de atrair biomoléculas, e possuem tamanho de 50 a 500 nm. Eles 
possuem propriedades semelhantes, porém o trioxido aparenta ter uma 
capacidade piezoelétrica maior. 
Validação da Hipótese: A hipótese está parcialmente correta. 
Resposta: As propriedades dos Nanotubos Bioinspirados são a elevada 
rigidez, piezoeletricidade e a capacidade de atrair outras biomoléculas. O 
óxido de lítio serve como uma camada condutora nas baterias, onde é 
necessário a utilização de outro material para que possa haver eletricidade, 
onde se encaixa o nióbio que será responsável pela tensão elétrica. Fazendo-
se a comparação entre os nanotubos com o trioxido de lítio e nióbio o 
nanotubo é minimamente melhor que o trioxido de lítio e nióbio. 
 
3. Quais as aplicações dos nanotubos orgânicos citando as vantagens 
e desvantagens? e especifique como eles podem ser usados como 
sensores e atuadores 
Hipótese: Aplicações médicas e biológicas, e em biomedicina, por exemplo, eles 
podem usar o movimento do corpo para gerar a energia para implantes médicos, 
como marcapassos, ou detectar pressões excessivas e desgastes em próteses 
e articulações. Como desvantagens ter tempo de vida curto, custo elevadíssimo 
e exigir alta especialização para a aplicação em projetos. 
 
Validação da Hipótese: A hipótese está correta. 
 
 
 
 
Resposta: Os nanotubos orgânicos estão sendo utilizados em células solares 
orgânicas ou de plástico, em polímeros condutores e sendo utilizado em LEDs e 
telas flexíveis. A vantagem dos nanotubos orgânicos é que com as ligações 
covalentes feitas por técnicas de irradiação por luz, fazendo com que esses 
tubos cheguem ser virtualmente tão resistes quantos os nanotubos inorgânicos 
mais tradicionais, suas desvantagens são que esses nanotubos são menos 
duráveis que os tradicionais o que faz que seja necessário a produção em larga 
escala e outra desvantagem é o seu elevado custo. Os nanotubos podem ser 
para atuadores de forma que podem vir a utilizar o movimento do corpo para 
gerar energia para implantes médicos, e podem como ser usado como sensores 
para detectar pressão excessivas e desgastes em próteses e articulações. 
 
4. Compare os nanotubos orgânicos com o PZT. 
Hipótese: A primeira comparação a ser feitas seria que o PZT é um material 
sintéticos enquanto os nanotubos são orgânicos. Os dois geram energia elétrica 
de mesma capacidade. Enquanto o PZT é um material borrachudo os nanotubos 
possuem maior rigidez e um característica única que é a capacidade de atrair 
biomoléculas. 
Validação da Hipótese: A hipótese está parcialmente correta. 
 
Resposta: A primeira comparação entre o PZT e os nanotubos orgânicos é a 
sua composição química enquanto o PZT é feito de cerâmica Titanato Zirconato 
de Chumbo os nanotubos orgânicos são feitos de materiais orgânicos, os dois 
possuem a mesma propriedades de piezoeletricidade sendo as duas elevadas. 
Os o PZT são frágeis e quebradiços e os nanotubos orgânicos são frágeis mas 
após passar por uma técnica de ligação covalente os nanotubos orgânicos ficam 
tão resistentes quanto os nanotubos inorgânicos e o PZT possui baixo custo e 
fácil produção. 
 
5. Compare os nanotubos orgânicos com os nanotubos de carbono. 
Hipótese: A comparação entre os dois se dá pela composição química e 
molecular, e pelas suas diferentes propriedades físicas e químicas. 
Validação da Hipótese: 
Resposta: Os nanotubos de carbono podem ser produzidos de duas maneiras 
os NCPS (nanotubos de carbono de paredes simples) onde os esse tipo de 
nanotubos possui apenas uma camada de carbono e NCPM (nanotubos de 
carbono de paredes múltiplas) onde possuem de 3 ou mais camadas de carbono 
enquanto os nanotubos orgânicos possuem apenas uma camada. Os nanotubos 
orgânicos comparados aos nanotubos de carbono possuem uma resistência 
menor, a menos que passem pela técnica de ligação covalente onde irá 
aumentar a resistência deixando a similar ao dos nanotubos inorgânicos. Os dois 
possuem propriedades piezoelétricos elevadas. 
 
 
 
MAPA CONCEITUAL: 
 
 
 
RESUMO CRÍTICO: 
A aula da tutoria foi muito boa, o tema escolhido foi um pouco difícil de 
achar as respostas do portifólio, mas tirando isso o tema é muito 
interessante, acho todas as pessoas nessa tutoria falaram um pouco a 
respeito do problema. 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 
Herbst, Marcelo Hawrylak; Macêdo, Maria Iaponeide Fernandes; Rocco, 
Ana Maria. Tecnologia dos nanotubos de carbono: tendências e 
perspectivas de uma área multidisciplinar. Quím. Nova 27 (6), 2004. 
Disponivel em: shorturl.at/vJMR6. Acesso em: 15 de março de 2022. 
 
https://www.scielo.br/j/qn/a/5yJnPKkTL9Lp8MDZkV9HJHC/?lang=pt
 
 
Kholkin, Andrei; Amdursky, Nadav; Bdikin, Igor; Gazit, Ehud; Rosenman, 
Gil. Nanotubos orgânicos produzirão eletricidade dentro do corpo humano. 
ACS Nano, 2010. Disponivel em: shorturl.at/xFXZ5. Acesso em: 15 de março 
de 2022. 
De Jesus, Edinaldo; Diego, Jeferson; Borba, Lucas; Mota, Vinicius. 
Cuissance. CPS, 2016. Disponivel em: shorturl.at/eoCHX. Acesso em: 16 de 
março de 2022. 
Bandeira, CarlaCarolina Silva. INFLUÊNCIA DOS SOLVENTES NA 
FORMAÇÃO DE MICRO/NANOESTRUTURAS DE PEPTÍDEOS DE L,L – 
DIFENILALANINA. PPGBTC , 2020. Disponivel em: shorturl.at/rvLP3. 
Acesso em: 16 de março de 2022. 
Souza, Daniel; Espinosa, Leidy; Giusti, Wandressa. A 
PIEZOELETRICIDADE E SEU USO EM MONITORAMENTO DE 
ESTRUTURAS. Poli USP, 2019. Disponivel em: shorturl.at/moKOP. Acesso 
em: 16 de março de 2022. 
Lopes, Osmando F.; De Mendonça, Vagner R.; Silva, Fernando B. F.; Paris. 
Elaine C.; Ribeiro, Caue. ÓXIDOS DE NIÓBIO: UMA VISÃO SOBRE A 
SÍNTESE DO Nb2O5 E SUA APLICAÇÃO EM FOTOCATÁLISE 
HETEROGÊNEA. Quím. nova 38 (1), 2015. Disponivel em: 
shorturl.at/nwOU0. Acesso em: 16 de março de 2022. 
Maeda, Kaho; Hong, Liu; Nishihara, Taishi; Nakanishi, Yusuke; Miyauchi, 
Yuhei; Kitaura, Ryo; Ousaka, Naoki; Yashima, Eiji; Ito, Hideto; Itami, 
Kenichiro. Vêm aí os nanotubos orgânicos, versáteis e fortes. Journal of 
the American Chemical Society, 2016. Disponivel em: shorturl.at/cdnxQ. 
Acesso em: 16 de março de 2022. 
Carvalho, Aparecido Augusto de; Filho, Antônio de Pádua Lima; Freitas, 
Ricardo Luiz Barros de. Fabricação, caracterização e aplicações do 
compósito PZT/PVDF. UNESP, 2014. Disponivel em: shorturl.at/wDHOY. 
Acesso em: 17 de março de 2022. 
Gasparotto, Gisele. SÍNTESE E CARACTERIZAÇÃO DA CERÂMICA PZT 
DOPADA COM ESTRÔNCIO E COM NIÓBIO E ESTRÔNCIO. UNESP, 2002. 
Disponivel em: shorturl.at/gwxM1. Acesso em: 17 de março de 2022. 
Nanotubos de Carbono – Propriedades e Aplicações. Matérias Junior, 2019. 
Disponivel em: shorturl.at/eDT08. Acesso em: 17 de março de 2022. 
https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=piezoeletricidade-nanotubos-biocompativeis&id=010160100316#.YjELSHrMJ_R
http://www.jorgestreet.com.br/wp-content/uploads/2017/08/Cuissance.pdf
https://sig.ufabc.edu.br/sigaa/public/programa/noticias_desc.jsf?lc=pt_BR&id=197&noticia=804897
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4673662/mod_resource/content/1/Semin%C3%A1rio%20artigo%20-%20PCC%205726%20Final.pdf
https://www.scielo.br/j/qn/a/KPwk7syVXttFnh3fZRpD6xK/?lang=pt
https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=nanotubos-organicos&id=010165160902#.YjJd1nrMJ_Q
https://repositorio.unesp.br/handle/11449/100281?show=full#:~:text=O%20PZT%20%C3%A9%20muito%20utilizado,forma%20de%20filmes%20ou%20l%C3%A2minas.
https://repositorio.unesp.br/bitstream/handle/11449/92039/gasparotto_g_me_araiq.pdf?sequence=1&isAllowed=y
https://materiaisjr.com.br/nanotubos-de-carbono/