Qual o impacto da nanotecnologia na indústria de automóveis

Carlos Teixeira
Radar do Futuro

Com baixo destaque diante de outras inovações, a nanotecnologia já tem milhares de produtos disponíveis para os consumidores. Os meios de comunicação tendem a concentrar atenção nas tecnologias computacionais, dando pouco espaço para os produtos e matérias primas baseadas nas tecnologias em escalas infinitesimais. As oportunidades tendem a ser muitas.

A nanotecnologia refere-se à produção e aplicação de materiais em escala atômica ou molecular. O conceito de manipulação de materiais nanométricos foi formulado na década de 1950. Mas somente no início dos anos 2000 que essas incursões científicas ganharam uma posição firme nos processos de produção comercial.

Em artigo publicado no site Future TimeLine, Gilles Kirkland, um especialista em automóveis, reitera que, hoje, milhares de produtos dependentes da nanotecnologia estão disponíveis para os consumidores, com lançamentos frequentes. “Apesar de termos apresentado muitas inovações na fabricação e no design industrial, estamos apenas começando a perceber o verdadeiro potencial da tecnologia quando se trata da indústria automotiva.

Nanotecnologia na indústria automotiva

Segundo o especialista, os veículos apresentam vários desafios interessantes de engenharia. Automóveis devem ser leves o suficiente para permitir aceleração e desaceleração rápidas, mas também fortes o suficiente para resistir a essas forças. Os motores, em particular, exigem materiais que proporcionem uma combinação de durabilidade e flexibilidade. Há também a demanda estética por materiais que são agradáveis ​​aos olhos e resistentes às constantes pressões de condução e contato humano.

No processo de evolução da indústria automobilística, a inovação girou quase exclusivamente em torno da busca por melhores soluções para essas questões de engenharia. Até que o potencial da nanotecnologia veio à tona. “Mais fortes, leves e duráveis ​​do que os materiais produzidos convencionalmente, os nanomateriais estão posicionados de forma única para atender ao rigor e à complexidade exigidos pelos designs avançados de veículos”, assinala Gilles Kirkland.

No artigo, ele enumera os ganhos que a nanotecnologia já  vem propiciando para a indústria automobilística:

Maior eficiência e durabilidade do motor

Nanomateriais

Os motores dos carros sofrem grandes estresses. Eles operam em altas temperaturas e suportam atrito e movimento constantes. Os nanomateriais oferecem novas maneiras de lidar com essas restrições operacionais. Por exemplo, eles podem ser usados ​​para alterar fundamentalmente as propriedades do alumínio.

Por muitos anos, os blocos de motor de ferro foram o padrão da indústria, mas hoje a maioria dos novos motores pequenos usam alumínio. Isso é muito mais leve que o ferro (normalmente metade do peso) e, portanto, proporciona melhor manuseio e eficiência de combustível. O alumínio tem desvantagens, porém – é mais fraco que o ferro e menos resistente ao calor.

O nano-alumínio , por outro lado, tem potencial para combinar os benefícios de ambos – projetados no nível atômico para serem mais fortes e mais duráveis ​​do que o ferro, ao mesmo tempo em que mantêm as propriedades leves do alumínio tradicional. Assim como os blocos do motor, ele pode ser usado em outras peças que exigem materiais mais resistentes (especialmente os cilindros), tornando o motor mais leve do que nunca.

Nanofluidos e nanorevestimentos

Novos tipos de fluidos estão sendo desenvolvidos para melhorar os convencionais, como os lubrificantes. Os nanofluidos oferecem maneiras de melhorar a lubrificação, permitindo um controle muito maior sobre o formato, tamanho e concentração de partículas (três determinantes vitais que afetam o desgaste e o atrito em um veículo). Por exemplo, as nanopartículas de cobre e ouro mostram uma grande promessa para uso em filmes de proteção líquidos, o que poderia melhorar os lubrificantes à base de óleo convencionais.

Nanorevestimentos também mostram um grande potencial como uma forma de melhorar a eficiência do motor. Camadas externas protetoras para componentes do motor estão sendo desenvolvidas que são feitas de nanopartículas de cerâmica. Aproveitando as propriedades térmicas e de atrito exclusivas da cerâmica, essas novas camadas oferecem um potencial extraordinário para reduzir a abrasão e o desgaste.

Os motores no futuro não serão construídos apenas com nanometais mais leves e mais fortes; eles também serão aprimorados através de nanomateriais excepcionalmente resistentes ao calor, ao desgaste e ao atrito. O resultado final será eficiência e durabilidade infinitamente maior.

Combustíveis mais seguros e eficientes

Células a combustível de hidrogênio

À medida que os carros movidos a combustíveis fósseis continuam sua jornada até a obsolescência, novas alternativas de combustíveis estão recebendo atenção considerável. Cada vez mais eficiente e com melhoria de custos, a tecnologia de célula de combustível é uma possibilidade com considerável potencial de mercado.

Como as células de combustível dependem do hidrogênio, a pesquisa está indo para novos materiais capazes de aumentar o armazenamento e a entrega de hidrogênio. A nanotecnologia oferece uma nova solução para armazenar esse elemento em um estado semi-sólido. Os nanotubos de carbono, por exemplo, são excepcionalmente bons como um substrato poroso. Muito mais pesquisas ainda são necessárias, mas no futuro isso parece fornecer novos métodos radicais de armazenamento seguro e barato de células de hidrogênio.

Aprimoramento da bateria

A nanotecnologia também pode melhorar os materiais do cátodo dentro das baterias, aumentando consideravelmente sua eficiência. Por exemplo, nanopartículas de silício podem ser usadas para criar uma nova geração de baterias de silício de lítio. Essas baterias não apenas forneceriam uma melhoria de ordem de grandeza em sua capacitância, mas também seriam mais baratas e menos nocivas ao meio ambiente para serem produzidas.

Carros que parecem melhor por mais tempo

Revestimento automotivo

As camadas de tinta de revestimento externo convencionais estão entre os aspectos mais vulneráveis ​​dos elementos estéticos de um carro, particularmente se expostos a condições climáticas ou ambientais adversas. Como tal, há um forte mercado de materiais que mantêm o brilho da camada de tinta pelo maior tempo possível.

Enchimentos inorgânicos de tamanho nanométrico podem ser empregados para criar um acabamento excepcionalmente suave. O pequeno tamanho de partícula e a enorme área de superfície resultante criam um revestimento externo que é extremamente duro e altamente elástico. Estes revestimentos de nanopartículas também exibem a propriedade desejável de serem quase completamente transparentes. O resultado final é uma superfície otimizada para um acabamento de alto brilho e intrinsecamente resistente a riscos. Um ganha-ganha!

Tecidos interiores

Os consumidores não esperam apenas alto desempenho dos veículos no mercado; eles também estão procurando por tecidos e tecidos interiores que sejam confortáveis ​​e agradáveis ​​de se olhar – não apenas uma semana após a compra, mas durante toda a vida útil do carro. Este não é um desafio pequeno!

Através da nanotecnologia, novos têxteis estão sendo desenvolvidos para serem autolimpantes, antibacterianos, retardadores de chama e altamente duráveis. Por exemplo, agentes antimicrobianos e resistentes ao odor, como prata e óxido de titânio, podem ser incorporados diretamente nos tecidos. O resultado é um tecido de longa duração, não tóxico, capaz de oxidar microorganismos de forma permanente.

Dada a sua ampla variedade de aplicações, a nanotecnologia parece destinada a transformar a fabricação de veículos no futuro. As novas propriedades dos materiais em nanoescala não apenas nos fornecerão novas maneiras de responder a esses desafios de engenharia sempre presentes, como a melhoria da eficiência do motor e melhores fontes de combustível. Também abre a possibilidade de elementos estéticos mais limpos, duráveis ​​e simplesmente mais bonitos. Será emocionante ver como os carros se parecerão quando todas essas tecnologias se concretizarem!

Gilles Kirkland é um especialista em automóveis e entusiasta de automobilismo. Ele pode ser seguido no Twitter @GilesKirkland