Nanobarra Agregada de Diamante (ADNR)

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Nanobarra Agregada de Diamante (ADNR)
Gabriel Barroso dos Santos
Introdução
Devido à empolgante promessa da nanotecnologia, nanotubos, nanofios e nanobastões se tornaram o alvo mais atraente para a síntese e estudo.
Até agora ninguém relatou a observação experimental de nanobastões de diamante, enquanto vários teóricos grupos previram sua possível existência e tentaram calcular suas propriedades.
Teoria e experimento sugerem que o Carbono de Parede Simples Não-tubulares Single-wall carbon nanotubes (SWNTs) ao longo de seu eixo são mais rígidos e mais fortes do que o diamante.
Eles consistem em folhas de grafeno, enroladas para formar tubos ocos com paredes de um átomo de espessura.
Além disso, a teoria prevê que o nanobastão de diamante teria uma força de fratura frágil e uma tensão de rigidez zero que excede a de nanotubos de carbono para raios maiores que cerca de 1 a 3 nm.
Os resultados da estudo teórico indicam que os nanofios de diamante com diâmetro de 2,7 a 9 nm podem ser estáveis.
Experimento
Após a síntese dos primeiros diamantes artificiais em meados de 1950, vários métodos de fabricação de sob condições variáveis de pressão e temperatura têm sido propostas.
Recentemente, a síntese e a caracterização de aglomerados nanométricos, incluindo filmes nanocristalinos de carbono tipo diamante e diamante nanocúbico e policristalino, atrai uma atenção especial.
Diamante cúbico policristalino obtido por conversão direta de grafite em altas pressões e temperaturas estáticas é ultra dura. No entanto, foi sintetizado em microquantidade que foi insuficiente para a caracterização completa das propriedades físicas da amostra.
Foi utilizado C60 (Fulereno), e a investigação complexa sugeriu que o novo material estava pelo menos tão duro quanto um diamante de cristal único.
Prensa multi-bigorna de 5000 toneladas, usando C60 (Fulereno) como material de partida.
Resultados
As amostras obtidas a 20 GPa e alta temperatura 2200° C saíram como cilindros maciços de 1,8 mm de diâmetro, 3 mm de altura de um material translúcido muito compacto.
1 atm = 1,01325 × 105 Pa / 20 GPa = 210 Pa
Entretanto, imagens de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM) da amostra, lentamente resfriada com taxa de 10 K/min após aquecimento, cerca de 1 h a 2200° C, mostram que as amostras a granel de diamante consistem em cristais alongados, agregados de diamantes nanobastões (ADNRs).
Imagem de campo claro de um agregado nanocristalino com cristais alongados em forma de agulha - nanobastões de diamante
A orientação dos nanobastões de diamante não é uniforme ao longo da amostra, por isso a alta dureza pode possivelmente ser atribuída a este intercrescimento aleatório de nanobastões de diamante.
Aplicações
O material de ADNR é mais eficaz como peça de moagem do que o diamante natural ou sintético normal, tornando-se uma ferramenta potencialmente valiosa para usinagem ligas ferrosas e cerâmicas e, devido às suas propriedades nanocristalinas naturais, para usinagem de precisão.
Devido às suas propriedades, o novo material pode ser usado para aplicações não-tradicionais de diamante .
Conclusão
O raio-x e densidade medida de ADNRs é de 0,2% - 0,4% maior do que o diamante usual.
O módulo de volume isotérmico extremamente alto KT = 491 GPa para KT = 442 GPa de diamante foi obtido por estudo de difração de raios X.
Assim, os ADNRs são mais do que 11% menos compressível que o diamante normal que o torna, uma forma incompressível de carbono.
Os ADNRs são os mais denso entre todos os materiais de carbono e tem o menor compressibilidade até agora determinado experimentalmente.