Estabilidade Estrutural de Filmes de Nanotubos de Carbono: O Papel do Enrugamento por Dobramento

Em filmes, tapetes, buckypaper e outros materiais compostos de nanotubos de carbono (CNTs), os CNTs individuais estão ligados entre si por forças de van der Waals e formam redes entrelaçadas de feixes. Simulações dinâmicas mesoscópicas reproduzem a auto-organização espontânea dos CNTs em redes contínuas de feixes e revelam que o dobramento por encurvamento e o comprimento dos CNTs são os dois principais fatores responsáveis pela estabilidade das estruturas de rede formadas por CNTs sem defeitos. O dobramento por encurvamento dos CNTs reduz a energia de dobramento das interconexões entre feixes e estabiliza as interconexões criando barreiras efetivas para o deslizamento dos CNTs. O comprimento dos nanotubos afeta a capacidade das forças de van der Waals nas interações entre tubos de contrabalançar as forças internas de endireitamento que atuam sobre nanotubos curvados presentes nas redes contínuas. O comprimento crítico para a formação de estruturas de rede estáveis é encontrado em ∼120 nm para CNTs de parede única (10,10). Nas simulações onde o dobramento por encurvamento é artificialmente desativado, as estruturas de rede são instáveis contra a desintegração em feixes individuais mesmo para CNTs com comprimento micrométrico.