Nanomateriais: ao pó retornarás para dele renascer

Marina Lemle

A natureza fornece materiais utilizados pelo homem desde a Idade da Pedra – já diz o próprio nome do período. Com o domínio humano sobre o fogo e os metais, a tecnologia incorporou-se cada vez mais ao nosso dia-a-dia e hoje, graças ao avanço dos estudos de materiais em escala nanométrica, a riqueza natural pode ser “desconstruída” e reconstruída, ganhando novas qualidades.

Para se entender o conceito de nanomateriais é preciso se abstrair do visível e pensar na esfera atômica. Todo material sólido é composto por partículas ou grãos que se unem.  Essas partículas variam em tamanho, conferindo características específicas ao material. Um “nano” equivale a um milímetro dividido um milhão de vezes. Para se ter uma idéia de tamanho, o diâmetro de uma cabeça de alfinete dividida 10 mil vezes resulta em 100 nanos, que é o limite máximo da escala para se falar em nanotecnologia.

Reduzir os materiais à escala nanométrica é o desafio do professor Eduardo Brocchi, do Departamento de Ciência dos Materiais e Metalurgia da PUC-Rio. Com uma bolsa do edital “Cientistas do Nosso Estado” da FAPERJ, Brocchi desenvolve o projeto “Extração e síntese de nanomateriais”. Através de reações químicas, ele é capaz de obter, por exemplo, cobre na forma de pó, constituído por partículas nano-estruturadas, isto é, menores do que aquelas encontradas habitualmente ou geradas por outro processo.

O trabalho do professor da PUC é dividido em três fases. A primeira e atual fase está voltada para a obtenção de metais nano-estruturados. Em seguida, os esforços se voltarão para ligas metálicas, que envolvem a combinação de metais e, por fim, o pesquisador buscará obter nano-compósitos – misturas de dois materiais de classes diferentes, como metal e cerâmica.

Uma das formas que Brocchi utiliza para obter um metal nano-estruturado é aquecendo um nitrato – composto de metal com nitrogênio e oxigênio que se torna líquido e se dissocia com facilidade. O calor faz com que todo o nitrogênio e parte do oxigênio se volatilizem. O óxido resultante da combinação do metal com o oxigênio restante é colocado num forno cilíndrico, por onde passa hidrogênio. O oxigênio é, então, “roubado” pelo hidrogênio e com ele vai embora na forma de vapor d’agua (H₂O). O metal obtido apresenta características “nano”, ou seja, contém partículas que são menores do que as originais encontradas na natureza.

Levantar e analisar o efeito das principais variáveis operacionais do processo de obtenção destes materiais em decorrência das condições efetuadas é um dos principais objetivos do pesquisador, visto que isso permitirá um melhor controle do processo. Este trabalho é o primeiro passo para que, de alguma forma, materiais possam ser reconstituídos e, assim, tornar-se objeto de um destino prático.

A importância dos nanomateriais se dá em diversas frentes e um outro exemplo é a  pesquisa de Guillermo Solórzano-Naranjo, do mesmo departamento da PUC-Rio e também apoiado pelo programa “Cientistas do Nosso Estado” da FAPERJ. No projeto “Nanotecnologia aplicada à caracterização química e estrutural de partículas e contaminantes industriais”, o professor utiliza técnicas sofisticadas - com as quais contribui no projeto do seu colega Brocchi - para investigar as características e nanoestruturas de alguns materiais.

A importância do estudo com nanomateriais foi reconhecida internamente na PUC com a premiação da aluna de iniciação científica Marília Carvalho Medeiros, orientada por Brocchi, pelo Melhor Trabalho de Iniciação Científica do Centro Técnico Científico de 2005.

Após os estudos voltados para obtenção e caracterização dos materiais nano-estruturados, deve-se pensar na fase seguinte, que é a de fabricação de produtos. Brocchi comenta que as aplicações são incalculáveis. “Os materiais nano-estruturados apresentam propriedades diferenciadas e não é à toa que bilhões de dólares estão sendo investidos mundo afora em centros integrados de pesquisa”, afirma. Para ele, a proximidade física de equipes que desenvolvem trabalhos complementares favorece a integração e a combinação entre ciência e tecnologia, acelerando o processo de busca por aplicações da ciência. “Os centros integrados de pesquisa são necessários para que, entre a síntese e a aplicação dos materiais, não fiquemos no meio do caminho”, defende.