Nanoestruturas de Carbono › 41600

A disciplina tem como objetivo fornecer aos alunos conhecimentos sólidos sobre os diferentes tipos de nanoestruturas de carbono conhecidas, suas propriedades e aplicações em diferentes áreas da engenharia, incutindo neles a compreensão do papel das nanoestruturas de carbono nas ciências e engenharias em geral, e na Nanotecnologia em particular

A UC versa um conjunto de tópicos que pretende familiarizar os alunos com a diversidade de nanoestruturas de carbono, suas tecnologias e aplicações. Para a compreensão adequada das propriedades destes nanomateriais, as aulas teóricas versam sobre aspetos fundamentais da sua estrutura com o objetivo de dotar os alunos com ferramentas para o desenvolvimento de um pequeno projeto. Este projeto, cujo tema versa obrigatoriamente sobre nanoestruturas de carbono é escolhido pelo aluno e seu orientador e é desenvolvido ao longo do semestre com orientação tutorial.

Para a abordagem destes assuntos são sugeridos artigos científicos de referência nesta área. Os conteúdos programáticos e as atividades propostas nesta UC revelam-se adequados, face aos objetivos definidos para a UC.

1. Introdução aos materiais nanoestruturados. Lições a partir da Natureza.
2. Carbono (o elemento; isótopos; tipos de ligações entre átomos de carbono; hibridização das orbitais atómicas).
3. Fases de carbono (diagrama de fases do carbono, alótropos de carbono).

3.1. Como as ligações químicas no diamante e na grafite afetam as suas propriedades.

3.2. Diamante, grafite, fulerenos.

3.3. Fulerenos: reações, engenharia e aplicações.

       4. Grafeno.

4.1. Descoberta; existência desafiadora.

4.2. Pré-história do grafeno.

4.3. Síntese de grafeno (Deposição por vapor químico; Crescimento epitaxial; Síntese em fase gasosa; Exfoliação química da grafite; Redução química do óxido de grafeno; Síntese eletroquímica; Abertura de nanotubos de carbono).

      5. Nanotubos de carbono.

5.1. Descoberta.

5.2. Métodos de síntese de CNTs (Descarga em arco; Ablação laser; Deposição química de vapor; Purificação de CNTs; Funcionalização; Caraterização).

5.3. Propriedades vs Estrutura.

5.4. Propriedades eletrónicas.

5.5. Propriedades mecânicas.

5.6. Aplicações dos CNTs.

5.7. Compósitos CNTs/polímeros.

        6. Quais os riscos? (riscos humanos; riscos ambientais).

A avaliação final consiste numa média final entre a apresentação oral do trabalho desenvolvido ao longo do semestre e a mini-revisão escrita

Conhecimentos prévios em Química, e/ou Física, e/ou Cíência e Engenharia de Materiais ou afins.

Aulas teóricas iniciais introdutórias aos conteúdos programáticos, seguidas por sessões de orientação tutorial com vista à preparação de uma mini-revisão, sobre uma temática relacionada com nanoestruturas de carbono, apresentada pelo aluno no final do semestre.

Ado Jorio, Gene Dresselhaus, Mildred S. Dresselhaus (Eds.), Carbon Nanotubes Advanced Topics in the Synthesis, Structure, Properties and Applications, Springer, 2010

 Jo Anne Shatkin, Nanotechnology (Health and environmental risks), Perspectives in Nanotechnology, CRC Press, 2008

Artigos científicos específicos