05/09/2023
Com a finalidade de desenvolver e caracterizar um nanocompósito a fim de melhorar o sistema rodoviário brasileiro, o egresso do Programa de Pós-Graduação em Nanociências em nível de Mestrado, Fábio Santos da Rocha Loures, e agora doutorando do mesmo programa, desenvolveu a pesquisa ‘Estudo da aplicação de nanotubos de carbono em camadas inferiores de pavimentos flexíveis’. O estudo contou com a orientação e coorientação dos professores Cláudia Lange dos Santos e William Leonardo da Silva, respectivamente.
O trabalho iniciou com o propósito de desenvolver e caracterizar um nanocompósito (material sólido multifásico onde uma das fases tem uma, duas ou três dimensões com distâncias repetidas em nanoescala entre as diferentes fases que compõem o material) formado com nanotubos de carbono de paredes múltiplas e solo argiloso, avaliando a sua possível aplicabilidade a fim melhorar o sistema modal rodoviário brasileiro. A escolha da temática ocorreu a partir observação dos avanços nas áreas tecnológicas e de saúde ocorridos graças aos conhecimentos adquiridos em nanociências.
O pesquisador explica a importância de coletar e classificar, por meio de ensaios laboratoriais, amostras de solos argilosos das regiões de Santa Maria (RS) e São José dos Campos (SP), a fim de sintetizar e caracterizar estrutural, textual, morfológica e elementarmente os compostos do solo. Segundo ele, “graças à nanotecnologia, tem sido possível, por exemplo, produzir meios capazes de levar fármacos a partes antes inacessíveis do corpo humano, criar dispositivos vestíveis de monitoramento da saúde, produzir computadores quânticos, construir superfícies autolimpantes, produzir materiais ultra resistentes e mais uma infinidade de produtos inovadores que revolucionarão nosso modo de vida”.
A pesquisa seguiu uma avaliação da qualidade da interação entre os nanotubos de carbono e os solos argilosos, comparando-os com as alternativas usualmente empregadas em obras rodoviárias. Por meio de um programa de simulação de Dinâmica Molecular Clássica, processo que utiliza as leis da mecânica para descrever sistemas moleculares, se iniciou a modelagem de uma mistura composta por solo argiloso contendo moléculas de ferro, nanotubos de carbono e água, a fim de avaliar as interações do nanocompósito com vistas a estudos e aplicações práticas futuras.
Os nanocompósitos utilizados na pesquisa são materiais multifásicos, formados pela união de materiais a fim de obter um produto de maior qualidade, exibindo propriedades inerentes a cada constituinte e propriedades intermediárias que vêm da formação de uma região interfacial. Ao longo das simulações, observou-se que o processo é altamente mediado pelo meio solvente, sendo que, na ausência deste, as distâncias de equilíbrio tendem a ser menores. O estudo ressalta que essas são conclusões preliminares, baseadas em rodadas reduzidas de simulações de Dinâmica Molecular. Simulações adicionais poderão ser implementadas com o intuito de aprofundar as análises e fornecer ferramentas para as conclusões experimentais.
A finalização do trabalho ressalta uma questão de limitação de recursos tecnológicos, custo computacional e tempo, dessa forma, não foi possível reproduzir fielmente a situação a ser vivenciada na prática, ou seja, o lançamento de uma camada de solo argiloso. Entretanto foi possível obter informações relevantes capazes de ratificar comportamentos esperados tais como interações entre os elementos constituintes do sistema. “O mestrado serviu para investigar a aplicação dos nanotubos nas partes inferiores de pavimentos flexíveis, normalmente constituídas por solos argilosos. Esse trabalho serviu para dar uma compreensão prática do comportamento dos nanotubos e foi o pontapé inicial do trabalho de modelagem”, destaca o pesquisador.
Tendo em vista se tratar de um sistema com um número muito elevado de átomos, o trabalho priorizou um cuidado para os detalhes das condições de contorno a fim de tornar o conjunto o mais simplificado e ajustado possível, dessa forma, reduziu o custo computacional, o tempo e eventuais erros. De acordo com Fábio, muitas boas novidades têm surgido nesse campo. “São concretos ultraresistentes, autolimpantes, concretos produtores de energia, capazes de abastecer edificações ou recarregar veículos elétricos em movimento; e pavimentos inteligentes que, através de microsensores e dispositivos, produzem uma série de informações sobre a rodovia e seus veículos. Enfim, estamos vivendo uma verdadeira revolução tecnológica e queremos participar dela”.
A pesquisa resultou em um artigo para a revista Applied Nanoscience, chamado ‘Experimental and simulation study of the efects of multi-walled carbon nanotubes in clayey soils’. A publicação pode ser acessada através deste link. “Agora, no Doutorado, estamos ampliando o conhecimento adquirido numa parte mais nobre do pavimento, o seu revestimento; neste caso, o concreto de cimento Portland, muito empregado em pavimentos rígidos, quer sejam rodoviários ou aeroportuários”, finaliza.
Texto: Gabriela de Flores Neto / Jornalista
