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  1. Indutor: Componente eletrônico é reinventado depois de 180 anos Com informações da UCSB - 14/03/2018 Indutor: Componente eletrônico é reinventado e cede à miniaturização Ilustração artística do indutor de grafeno, em comparação com os indutores usados hoje. [Imagem: Peter Allen] Reinvenção do indutor Um elemento básico da tecnologia moderna, as bobinas, ou indutores, estão em todo lugar: celulares, computadores, rádios, televisores, carros etc. Historicamente, à medida que a tecnologia dos transistores avançou, os componentes tornaram-se menores. Mas o indutor, que na sua forma mais simples é um fio metálico enrolado em torno de um núcleo, foi a exceção - eles são essencialmente os mesmos hoje como eram em 1831, quando foram criados por Michael Faraday. Agora, uma equipe da Universidade da Califórnia em Santa Barbara adotou uma abordagem baseada em materiais para reinventar esse componente fundamental da eletricidade e da eletrônica moderna. Jiahao Kang e seus colegas exploraram um fenômeno chamado indutância cinética para demonstrar um tipo de indutor fundamentalmente diferente, finalmente miniaturizando essas bobinas. Indutância Todos os indutores geram indutância magnética e indutância cinética, mas nos condutores metálicos típicos a indutância cinética é tão pequena que é desprezível. A indutância magnética depende da área de superfície do indutor, o que explica porque os indutores não foram miniaturizados até hoje. Já a indutância cinética não depende da área do indutor, em vez disso resistindo às flutuações da corrente que alteram a velocidade dos elétrons, e os elétrons resistem a tal mudança de acordo com a lei da inércia de Newton. Kang então projetou um novo tipo de indutor espiral que explora a indutância cinética, composto por múltiplas camadas de grafeno. O grafeno de camada única apresenta uma estrutura de banda eletrônica linear e um tempo de relaxamento de impulso correspondentemente grande - alguns picossegundos ou mais, em comparação com os condutores metálicos convencionais, como o cobre, que variam de um centésimo a um milésimo de um picossegundo. Mas o grafeno de camada única tem muita resistência para ser usado em um indutor. Já o grafeno multicamadas oferece uma solução parcial, proporcionando menor resistência, mas os acoplamentos entre as camadas fazem com que o tempo de relaxamento seja pequeno demais. Kang superou esse dilema inserindo quimicamente átomos de bromo entre as camadas de grafeno - um processo chamado intercalação. Isso não só reduziu a resistência como também separou as camadas de grafeno apenas o suficiente para essencialmente desacoplá-las, aumentando o tempo de relaxamento e, por decorrência, a indutância cinética. Indutor: Componente eletrônico é reinventado e cede à miniaturização Foto dos protótipos de indutor miniaturizado - ao contrário das bobinas tradicionais, eles são planos. [Imagem: Jiahao Kang et al. - 10.1038/s41928-017-0010-z] Indutor miniaturizado Esse indutor revolucionário, que funciona na faixa de 10 a 50 GHz, fornece uma vez e meia a densidade de indutância de um indutor tradicional, levando a uma redução de um terço na área, além de proporcionar uma eficiência extremamente alta. E dá para melhorar. "Há espaço suficiente para aumentarmos ainda mais a densidade da indutância aumentando a eficiência do processo de intercalação, que é o que estamos explorando agora," disse Junkai Jiang, membro da equipe. Bibliografia: On-chip intercalated-graphene inductors for next-generation radio frequency electronics Jiahao Kang, Yuji Matsumoto, Xiang Li, Junkai Jiang, Xuejun Xie, Keisuke Kawamoto, Munehiro Kenmoku, Jae Hwan Chu, Wei Liu, Junfa Mao, Kazuyoshi Ueno, Kaustav Banerjee Nature Electronics Vol.: 1, pages46-51 DOI: 10.1038/s41928-017-0010-z Fonte: Inovação Tecnológica http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=indutor-componente-eletronico-reinventado-cede-miniaturizacao&id=010110180314#.WqvxHGrwZpg
  2. Finalmente um compósito que preserva as propriedades dos nanotubos Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/12/2017 Finalmente um compósito que mantém propriedades dos nanotubos Depois de infiltrar-se pela cerâmica, os nanotubos formam estruturas parecidas com as usadas em edifícios de bambu. [Imagem: Fabian Schütt et al. - 10.1038/s41467-017-01324-7] Compósitos de nanotubos Extremamente leves, condutores excepcionais e mais estáveis do que o aço: devido às suas propriedades únicas, os nanotubos de carbono têm sido apontados como o material ideal para inúmeras aplicações, desde baterias ultraleves e plásticos de alto desempenho, até implantes médicos. Até hoje, no entanto, tem sido difícil transferir essas características extraordinárias observadas em nanoescala para uma aplicação industrial. O grande problema é que os nanotubos de carbono não combinam bem com outros materiais ou, quando combinam, então suas propriedades decaem drasticamente. Agora, uma equipe da Alemanha e da Itália desenvolveu um método alternativo no qual os minúsculos tubos podem ser combinados com um material de suporte de modo a formar uma rede 3D estável que permite que eles retenham suas propriedades características. O método é baseado em um processo simples de infiltração química a úmido. Os nanotubos são misturados com água e gotejados em um material cerâmico extremamente poroso feito de óxido de zinco, que absorve o líquido como uma esponja. Os nanotubos nas gotas se prendem ao suporte de cerâmica e formam automaticamente uma camada estável, semelhante a um feltro. O suporte de cerâmica fica então revestido internamente com nanotubos, por assim dizer. Como edifícios de bambu Os efeitos foram fascinantes, tanto para o suporte de cerâmica quanto para o revestimento de nanotubos. Por um lado, a estabilidade do suporte de cerâmica aumenta tão drasticamente que ele passa a suportar uma carga equivalente a 100.000 vezes o seu próprio peso. "Com o revestimento de nanotubos, o material cerâmico pode sustentar cerca de 7,5 kg e, sem eles, apenas 50 g - é como se o tivéssemos montado com uma jaqueta justa feita de nanotubos de carbono, que oferece suporte mecânico. A pressão sobre o material é absorvida pela resistência à tração do feltro de nanotubos. As forças de compressão são transformadas em forças de tração," resumiu o pesquisador Fabian Schütt, da Universidade de Kiel. O princípio é comparável ao que opera nos edifícios de bambu, muito comuns na Ásia. As hastes de bambu ficam ligadas tão fortemente com uma simples corda que o material leve pode formar andaimes extremamente estáveis e até edifícios inteiros. "Fizemos o mesmo em nanoescala com as malhas de nanotubos, que se envolvem em torno do material cerâmico - apenas muito, muito menores," completou Helge Krüger, membro da equipe. Além da resistência, a técnica permite fabricar inúmeros tipos de materiais eletricamente condutores. Finalmente um compósito que preserva as propriedades dos nanotubos Detalhe do "feltro" de nanotubos que se infiltra pela parede da cerâmica de sustentação. [Imagem: Fabian Schütt et al. - 10.1038/s41467-017-01324-7] Aplicações As aplicações para o novo material vão de eletrodos para baterias e tecnologia de filtragem, até como material de enchimento para plásticos condutores, implantes para medicina regenerativa, sensores e componentes eletrônicos em nanoescala. A boa condutividade elétrica e a resistência do material a rasgos também é interessante para aplicações eletrônicas flexíveis, em roupas funcionais ou no campo da tecnologia médica, por exemplo. "É concebível criar um plástico que, por exemplo, estimule células do osso ou do coração a crescerem. Devido à sua simplicidade, o processo também poderá ser transferido para estruturas de rede feitas de outros nanomateriais - o que ampliará a gama de possíveis aplicações," disse o professor Rainer Adelung. Bibliografia: Hierarchical self-entangled carbon nanotube tube networks Fabian Schütt, Stefano Signetti, Helge Krüger, Sarah Röder, Daria Smazna, Sören Kaps, Stanislav N. Gorb, Yogendra Kumar Mishra, Nicola M. Pugno, Rainer Adelung Nature Communications Vol.: 8, Article number: 1215 DOI: 10.1038/s41467-017-01324-7 Fonte: Inovação Tecnológica http://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=finalmente-composito-mantem-propriedades-nanotubos&id=010160171222#.WqkrNGrwZpg

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