Nanotecnologia agora – Comunicado de imprensa: Matriz porosa de platina mostra-se promissora como um novo material de atuador

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Estrutura microscópica e desempenho de atuação da platina nanoporosa (np-Pt) (IMAGE) IMPRENSA DA UNIVERSIDADE DE TSINGHUA Estrutura microscópica e desempenho de atuação da platina nanoporosa (np-Pt) RUBRICA Np-Pt é composto de ligamentos interconectados de pequeno diâmetro, ou fios, de platina de até dois nanômetros (10-9 m) de diâmetro, com minúsculos poros entre eles. A natureza pequena dos ligamentos de platina e os numerosos poros minúsculos melhoram a estabilidade estrutural do material e a sua condutividade energética, conforme indicado pelo gráfico que ilustra a densidade de corrente, ou a quantidade de carga que flui através de uma área específica num determinado tempo, e relativa mudança de comprimento. CRÉDITO Materiais e dispositivos energéticos, Tsinghua University Press

Abstrato:
Atuadores são componentes comuns de máquinas que convertem energia em movimento, como os músculos do corpo humano, vibradores em telefones celulares ou motores elétricos. Os materiais ideais para atuadores precisam de boas propriedades eletroquímicas para conduzir repetidamente correntes elétricas feitas de elétrons fluindo. Além disso, os materiais do atuador exigem excelentes propriedades mecânicas para suportar o estresse físico associado ao movimento contínuo. A platina nanoporosa (np-Pt), uma matriz de platina contendo minúsculos poros para aumentar a condução de energia, foi recentemente criada em grandes quantidades e de maneira econômica, tornando o np-Pt um material atuador ideal e mais prático.

Matriz porosa de platina mostra-se promissora como um novo material de atuador

Tsinghua, China | Postado em 17 de novembro de 2023

Um grupo de cientistas de materiais da Universidade de Tecnologia de Hamburgo, em Hamburgo, Alemanha, fabricou um material np-Pt de ligamento ultrafino feito de uma rede aleatória e interconectada de fios de platina muito finos, ou ligamentos, tão pequenos quanto dois nanômetros (10-9 m ) em diâmetro. Essa rede também cria minúsculos poros entre os fios, o que melhora o movimento dos elétrons ou átomos carregados através do material. É importante ressaltar que a equipe utilizou um método de fabricação eficiente que diminuiu o custo associado à síntese de um np-Pt. Ao diminuir o diâmetro dos fios de Pt, tanto a relação superfície-volume quanto a estabilidade mecânica do material np-Pt aumentam, melhorando o desempenho do atuador do material.

Os pesquisadores publicaram seu estudo na Energy Materials and Devices, em 17 de outubro de 2023.

Em comparação com outros metais e materiais nanoporosos que estão sendo investigados para seu uso potencial como atuadores, a equipe descobriu que o np-Pt era fisicamente mais robusto e provavelmente funcionaria bem como sensor ou material detector em comparação com outros materiais nanoporosos que são muito frágeis.

“O tamanho fino do ligamento de np-Pt poderia fornecer uma área de superfície aprimorada que torna o material um promissor… catalisador de reações químicas, bem como um material atuador”, disse Haonan Sun, primeiro autor do artigo e pesquisador do Grupo de Pesquisa de Sistemas Integrados de Nanomateriais Metálicos na Universidade de Tecnologia de Hamburgo. Como catalisador, o np-Pt aceleraria a taxa de reações químicas específicas.

O que foi mais singular no estudo foi como os pesquisadores fabricaram o material np-Pt. “O principal avanço nesta pesquisa é que obtivemos np-Pt em massa por desligação eletroquímica. Estudos anteriores sobre np-Pt foram todos baseados em nanopartículas ou filmes preparados com partículas comerciais de Pt mais caras. Portanto, o método fácil e barato de negociação aumenta a praticidade do np-Pt e torna possíveis mais pesquisas”, disse Sun.

Especificamente, a desligação é um processo de lixiviação ou corrosão seletiva onde um componente de uma liga, ou mistura de material, é removido seletivamente do material. Antes do processo de desligação, o material é uma mistura uniforme. Após o processo de lixiviação seletiva, o mais quimicamente ativo dos materiais misturados é parcialmente removido do material, deixando para trás minúsculos poros. Neste caso, o np-Pt foi fabricado por lixiviação seletiva de cobre de uma liga de platina-cobre (Pt15Cu85) utilizando ácido sulfúrico (H2SO4).

Antes deste estudo, o np-Pt também nunca havia sido fabricado em grandes quantidades. A equipe de pesquisa sugere que o desempenho bem-sucedido do np-Pt a granel serve como modelo para o desenvolvimento de outros metais nanoporosos que podem ser investigados quanto à sua adequação como potenciais materiais atuadores, sensores de deformação ou catalisadores de reações químicas.

Com o desempenho do material do atuador np-Pt estabelecido, a equipe espera determinar os efeitos do material nas reações químicas. “O próximo passo deste estudo é investigar a propriedade do catalisador químico do nosso np-Pt. Já encontramos alguns fenômenos muito interessantes com np-Pt em massa na reação de redução de oxigênio que combina oxigênio e hidrogênio para formar água… e gostaríamos de fazer pesquisas mais profundas sobre isso”, disse Sun.

Outros colaboradores incluem Yizhou Huang do Grupo de Pesquisa de Sistemas Integrados de Nanomateriais Metálicos da Universidade de Tecnologia de Hamburgo em Hamburgo, Alemanha e Shan Shi do Grupo de Pesquisa de Sistemas Integrados de Nanomateriais Metálicos da Universidade de Tecnologia de Hamburgo e do Instituto de Mecânica de Materiais em Helmholtz-Zentrum Aqui em Geesthacht, Alemanha.

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