Antes de iniciar o texto, vamos definir o que é um MXene. A princípio, parece um nome estranho para um material, porém ele se origina dos materiais bidimensionais, compostos por uma única camada de átomos. As estruturas 2D vêm de um grupo de precursores chamado de MAX Phases. 

A sigla MAX representa a composição química desse grupo de cerâmicos, dada por: um metal de transição (M), um elemento da família (A) e carbono ou nitrogênio (X). No processo de produção dos derivados bidimensionais, ocorre a retirada do elemento (A), o que explica a origem do termo “MX”. Somando com o termo em inglês “graphene”, temos o MXene. Certo?

O artigo apresenta a importância de sensores de gás em temperatura ambiente altamente sensíveis, que são cada vez mais exigentes hoje porque são necessários em áreas de monitoramento da qualidade do ar, aplicações de saúde e segurança alimentar. 

Com isso, os materiais MXenes, sendo os novos materiais 2D, combinam as boas propriedades de superfície em grupos funcionais e alta condutividade elétrica, o que indica que eles têm o potencial de produzir um ótimo material de detecção para temperaturas ambiente.

Vários polímeros condutores têm sido amplamente utilizados em sensores de gás devido à sua alta sensibilidade, baixo custo e capacidade ser operado em temperatura ambiente. Como um semicondutor típico, o artigo cita a polianilina (PANI), que tem sido amplamente utilizada em sensores de gás.

Com isso, os autores apontaram o enorme potencial dos materiais MXenes e da polianilina, devido a alta sensibilidade ao gás em temperatura ambiente, e propuseram um material híbrido de MXene/PANI, sendo o PANI/Ti3C2Tx.

Após testes de desenvolvimento com o material, os autores realizaram a fabricação de um nanocompósito PANI/Ti3C2Tx baseado em sensor de gás flexível de alto desempenho com sucesso. 

Combinando as simulações e medições eletrossensíveis, a boa atividade de detecção foi atribuída à alta absorção catalítica dos grupos funcionais presentes na superfície do Ti3C2 e do efeito sinérgico dos compósitos.

Os autores também realizaram testes de propriedades mecânicas dos sensores de gás e, para vários estados de tensão, a resposta foi positiva. Além de fornecer também uma motivação para utilizar materiais MXenes para empregos em sensores eletrônicos flexíveis.

Os autores finalizam, através de testes, que o material apresentou alta sensibilidade ao etanol e alto tempo de resposta em temperatura ambiente, tornando este tipo de material para detecção como a próxima geração de materiais que podem detectar rapidamente vazamentos de gases em tempo real.

Materiais ultrafinos como o grafeno prometem uma revolução na nanociência e tecnologia. Pesquisadores da Chalmers University of Technology, na Suécia, publicaram um estudo na Nature Communications no qual apresentam um método para controlar as bordas de materiais bidimensionais.

"Nosso método torna possível controlar as bordas, átomo por átomo, de uma forma fácil e escalonável, usando apenas aquecimento com produtos químicos ecológicos, como o peróxido de hidrogênio", diz Battulga Munkhbat, um pesquisador de pós-doutorado no Departamento de Física da Chalmers University of Technology e primeiro autor do artigo.

Materiais tão finos quanto uma única camada atômica são conhecidos como materiais bidimensionais ou 2D. O exemplo mais conhecido é o grafeno. Desenvolvimentos futuros dentro do campo bidimensional podem se beneficiar do estudo de uma característica particular inerente a tais materiais, as suas bordas. Controlar as bordas é um problema científico desafiador, porque elas são importantes para caracterizar suas propriedades. Como podem existir diferenças nas propriedades físicas, pode-se esperar que as propriedades químicas das bordas também sejam diferentes.

Pesquisadores descobriram um produto químico “mágico” na forma de peróxido de hidrogênio comum. A “mágica” química opera de uma maneira chamada autolimitante, removendo material indesejado, átomo por átomo, e eventualmente resultando em bordas atomicamente nítidos.

O novo método, que inclui uma combinação de métodos litográficos padrão de cima para baixo com um novo processo que remove quimicamente camadas da superfície por meio úmido anisotrópico, torna possível criar bordas perfeitas em materiais bidimensionais.

Esses e outros materiais relacionados atraem a atenção significativa da pesquisa, pois permitem avanços cruciais na nanociência e tecnologia, com aplicações potenciais que vão desde a eletrônica quântica a novos tipos de nanodispositivos. Essas esperanças são notadas no Graphene Flagship, a maior iniciativa de pesquisa da Europa, coordenada pela Chalmers University of Technology.

Para tornar a nova tecnologia disponível para laboratórios de pesquisa e empresas de alta tecnologia, os pesquisadores fundaram uma empresa start-up que oferece materiais TMD (dichalcogenetos de metais de transição) atomicamente nitidos de alta qualidade. Os pesquisadores também planejam desenvolver aplicações para esses metamateriais atomicamente nítidos.

O setor automotivo tende a criar veículos que tenham um funcionamento cada vez mais automático, desde apertar um botão para subir o vidro até a pilotagem automática. Para que os veículos possam conduzir de forma autónoma, são necessários vários sensores que irão indicar ao veículo o que fazer em várias situações.

Há um grande interesse na produção de vários milhões de veículos autônomos em um futuro próximo, o que exigirá vários sistemas de controle para garantir que sejam seguros para essa operação. Um grupo de cientistas, vendo isso, desenvolveu sensores para pneus inteligentes, para se ter um subsistema de controle e comunicação entre os pneus e a estrada, proporcionando uma detecção de parâmetros que atuem entre eles em tempo real.

Muitos estudos foram realizados, e recentemente os sensores baseados em grafeno mostraram alto desempenho e sensibilidade aumentada, tornando-os perfeitos para esta função. Os cientistas desenvolveram sensores impressos em 3D embutidos diretamente nos pneus, juntamente com um coletor de energia piezoelétrico embutido no pneu para alimentar os sensores e transmitir os dados sem fio, além da aprendizagem automática para análise de dados preditiva. Neste trabalho, o preço de um sensor impresso em 3D é estimado em cerca de 2,7 centavos.

A impressão 3D foi realizada pelo método de deposição em aerossol com tinta de grafeno, cálculos teóricos foram realizados para a modelagem. E para sua viabilidade foi desenvolvido um algoritmo de aprendizagem automática para estimar a pressão dos pneus. A maioria dos dados estava próxima da linha de erro zero.

Este trabalho nos mostra uma solução para evitar que os dados entre o sistema de monitorização da pressão dos pneus (TPMS) e a unidade central de processamento (CPU) sejam comprometidos, ou seja, as informações que a CPU receber da pressão dos pneus não será enganoso.

Esta pesquisa está publicada na revista Nature.

A matéria mole é um subcampo da matéria condensada, as quais podem ser polímeros, coloides, espumas, cristais líquidos, componentes mesoscópicos e entre outros. Estes tem um estado físico que os permite se deformar com facilidade ao ser aplicada tensões térmicas. Este tipo de material pode ser encontrado em forma de adesivos, lubrificantes, pinturas e alguns biomateriais.

Pesquisadores estão estudando materiais que possa interagir de maneira segura com os seres vivos ou objetos frágeis, e tendo em mente os materiais moles, estão sendo explorados para a fabricação e controle da robótica mole (robótica com materiais moles) por sua flexibilidade. Com isto a robótica mole pode conseguir respostas complexas quando se tem um estimulo externo.

Atualmente, a robótica mole está presa ou depende de fontes de energia externas e sistemas de controle, o que limita suas aplicações na prática. O desenvolvimento de materiais inteligentes moles para que possam transformar a energia externa em mecânica poderia alcançar uma transformação controlável sem limites.

Os pesquisadores prepararam uma bicamada de grafeno e polietileno empilhados (SGA/PE), ao qual antes da variação de temperatura pode se dobrar ou se deformar, sendo essas mudanças reversíveis, o que é comum em filmes de duas camadas. O diferencial do filme de bicamada SGA / PE é que quando o processo de têmpera é aplicado em um espaço limitado ele rola espontaneamente em um rolo, podendo realizar movimento com luz infravermelha.

Esta propriedade deve-se principalmente ao comportamento elastoplástico assimétrico do SGA, que permite ser aplicado em motores e na robótica mole com alta programabilidade. Apesar desses sucessos, ainda existem certas complicações, como o procedimento de síntese, menor programabilidade e velocidade de resposta lenta devido a mecanismos de trabalho dependentes do tempo, como difusão e organização molecular.

Esta pesquisa nos mostra uma estratégia fácil e rentável para o avanço da robótica mole programáveis sem problemas ou sem dependências de algum estimulo como o calor.

Este artigo está publicado na revista Nature.