Um grupo de pesquisadores do Instituto deTecnologia de Massachusetts, nos Estados Unidos, descobriu um fenômenoinédito que faz com que ondas de energia sejam criadas ao longo denanotubos de carbono. Segundo os pesquisadores, o fenômeno até agoradesconhecido poderá levar a uma nova forma de produzir eletricidade.

Ofenômeno, descrito como "ondas termoelétricas", "abre uma nova área depesquisa na área de energia, o que é raro," afirmou Michael Strano.

Da mesma forma que um monte de detritos é atirado pelas ondas em umapraia depois de terem viajado pelo oceano, a onda térmica - um pulso decalor em movimento - viajando ao longo do fio microscópico de carbonopode arrastar elétrons em seu caminho, criando uma corrente elétrica.

O ingrediente principal dessa nova receita de energia é o nanotubode carbono, uma estrutura com dimensões na faixa dos bilionésimos demetro, na qual os átomos de carbono estão dispostos como se fossem umatela de arame enrolada. Os nanotubos de carbono fazem parte de umafamília muito promissora de novas materiais, que inclui ainda osbuckyballs e o grafeno.

Princípio de funcionamento

No estudo, cada um dos nanotubos de carbono, que são bons condutorestanto de eletricidade quanto de calor, foram recobertos com uma camadade um combustível altamente reativo e que gera um forte calor à medidaque se decompõe.

O combustível é então inflamado em um dos lados dos nanotubos, o quepode ser feito por um feixe de laser ou por uma faísca elétrica,resultando em uma onda térmica que se desloca velozmente ao longo donanotubo de carbono.

O calor do combustível é transferido para o nanotubo, onde ele passaa se deslocar milhares de vezes mais rapidamente do que a própriaqueima do combustível. À medida que o calor, que caminha mais rápido doque a chama, realimenta a camada de combustível, cria-se uma ondatérmica que caminha ao longo do nanotubo.

Com uma temperatura de mais de 2.700 C, o anel de calor se espalhaao longo do nanotubo a uma velocidade 10 mil vezes maior do que oespalhamento normal da reação química de queima do combustível. O calorproduzido pela combustão também desloca elétrons pelo nanotubo, criandouma corrente elétrica significativa.

Ondas de combustão

Ondas de combustão - neste caso o pulso de calor viajando através dofio de carbono - "têm sido estudadas matematicamente há mais de 100anos," afirma Strano, mas esta é a primeira vez que se observa seuefeito em um nanotubo, verificando que a onda de calor pode movimentarelétrons em intensidade suficiente para produzir eletricidade emquantidade apreciável.

A intensidade do pico de tensão criado inicialmente ao longo dosnanotubos imediatamente surpreendeu os pesquisadores. Depois derefinarem as condições do experimento, o sistema gerou uma energia que,proporcionalmente ao seu peso, é cerca de 100 vezes maior do que umpeso equivalente de uma bateria de íons de lítio, as mais avançadasatualmente disponíveis.

Arrastamento eletrônico

A quantidade de energia liberada é muito maior do que a prevista peloscálculos termoelétricos. Embora muitos materiais semicondutores possamproduzir um potencial elétrico quando aquecidos, por meio do chamadoefeito Seebeck, este efeito é muito fraco no carbono. "Nós chamamos dearrastamento eletrônico, uma vez que parte da corrente parece estar emescala com a velocidade da onda," diz Strano.

A onda térmica parece capturar e arrastar os transportadores decarga elétrica - ou elétrons ou lacunas de elétrons - da mesma formaque uma onda do mar pode capturar um monte de detritos ao longo dasuperfície e arrastá-lo. E, no caso do experimento gerador deeletricidade, a intensidade de portadores de carga "capturados" parecedepender da velocidade da onda.

A teoria prevê que alguns tipos de combustível - o material reagenteusado para revestir o nanotubo - poderão produzir ondas que oscilam.Desta forma, seria possível gerar corrente alternada, a mesma queabastece as residências e que é a base das ondas de rádio usadas emtodos os dispositivos sem fios, como telefones celulares, aparelhos deGPS e inúmeros outros. Hoje, embora necessitem de corrente alternada,esses dispositivos utilizam baterias que geram corrente contínua, quedeve ser convertida antes do uso. Este é o próximo experimento que oscientistas planejam fazer.

Aplicações

Os pesquisadores afirmam que, por ser muito recente, é difícil preveras aplicações possíveis da nova forma de geração de energia. Mas Stranose arrisca a falar na alimentação de minúsculos sensores ambientais,que poderiam ser espalhados pelo meio ambiente como se fossem poeira noar, alimentados pela minúscula bateria de nanotubo de carbono.

Ou dispositivos médicos, nos quais o calor e a luz gerados poderiamter interesse para o monitoramento de cápsulas do tamanho de grãos dearroz no interior do corpo humano, assim como para o aquecimento dedeterminadas áreas a serem tratadas.

De qualquer forma, é mesmo muito cedo para se falar em substituiçãode baterias. Ainda que eventuais baterias que funcionem sob o novoprincípio possam armazenar sua energia indefinidamente, o sistema aindaé bastante ineficiente - a maior parte da energia é dissipada na formade calor e luz - e pouco prático - baterias que se inflamam terãosérios problemas de segurança e conforto.

Um potencial de melhoria do sistema estaria na utilização denanotubos distanciados uns dos outros, permitindo uma forma de controleda queima. Isso também aumentaria a eficiência do gerador, uma vez queos experimentos demonstraram que nanotubos individuais são maiseficientes na geração de energia do que nanotubos aglomerados emgrandes amostras.