No fundo, o NanoFoil
® é simplesmente a reação química do alumínio e do níquel que está à espera de acontecer. Muita energia e muito calor concentrados em milhares de camadas alternadas de átomos. Cada camada atómica de alumínio está à espera da energia certa para se mover para a camada de níquel e combinar-se - para libertar até 1250 Joules de energia por grama de material e até 1500ºC (2730ºF).
Mas, porque é que o níquel e o alumínio não reagem na vida real? E, mais importante, como é que fazemos com que a NanoFoil reaja para libertar calor precisamente onde queremos?
A resposta à primeira pergunta é dada recuando à química básica e a um conceito chamado energia de ativação. A energia de ativação é definida como a energia que tem de ser ultrapassada para que uma reação química tenha lugar. Na utilização normal, quando o alumínio e o níquel entram em contacto um com o outro, não reagem, o que é bom. Imagine se o seu níquel revestido de níquel reagisse com o seu clipe de dinheiro de alumínio no seu bolso... quente! A energia de ativação da reação é demasiado elevada para promover esta reação naturalmente. '
Existem algumas formas de reduzir esta energia de ativação, sendo a mais comum através de um catalisador, que é uma substância que modifica o estado de transição que, por sua vez, reduz a energia de ativação da reação. No caso do NanoFoil, em vez de um modificador químico, tirámos partido de um modificador físico, a área de superfície. Ao colocar os átomos de alumínio e níquel em camadas muito finas e num método muito preciso, contamos com o aumento da área de superfície para diminuir a energia de ativação necessária para iniciar a reação... na maioria das demonstrações usamos apenas uma bateria de 9 volts! A segunda pergunta é frequente entre os engenheiros da Indium, e vale a pena aprofundá-la! Como é que o NanoFoil é ativado/ignorado?
A razão pela qual utilizarei o termo "ativação" em vez de "ignição" é que a ignição implica o início de uma combustão sustentada, ao passo que o NanoFoil é uma reação que dura menos de um milissegundo e requer apenas ativação.
A reação começará com 250ºC de calor localizado, ou seja, uma forma de energia muito localizada. O truque é conseguir que uma forma de energia muito concentrada entre em contacto com a NanoFoil. Tocar na NanoFoil com a ponta de um ferro de soldar de resistência a 250ºC tem muito mais probabilidades de ativar a NanoFoil do que atirar a NanoFoil para uma placa quente que tenha sido aquecida a 250ºC. Em geral, há três tipos de energia que se podem colocar na folha de alumínio para a ativar.
- Energia mecânica
- Energia térmica
- Energia eléctrica
Energia mecânica - No caso de energia mecânica, deixar cair a NanoFoil sobre uma superfície dura ou de betão pode activá-la, se ela cair sobre a borda e toda a energia do impacto se concentrar no canto. Geralmente, a NanoFoil não se desprende com o contacto, mas a fricção entre a NanoFoil e ela própria, sob a forma de um pequeno fragmento, produziu energia suficiente para ativar a NanoFoil.
Energia Térmica - No caso da energia térmica, como discutido acima, uma quantidade concentrada de 250C de calor activará a NanoFoil. No caso do aquecimento óhmico, que é o que fazemos nas demonstrações, colocando em curto-circuito os fios de uma bateria, a corrente deve ser de 100-120Amps para um diâmetro de contacto de 15um, e de 250-300 Amps para um diâmetro de contacto de 300µm. Um filamento ou chama quente, como um isqueiro, também activará o NanoFoil.
Energia eléctrica - Neste caso, uma faísca activará a NanoFoil, mas trata-se de concentração de potência ou densidade de potência. Com um contacto pontual momentâneo de uma sonda eléctrica, 10 Amps e 5 Volts são suficientes, desde que seja um contacto pontual. A folha pode ser activada remotamente através da utilização de um traço dedicado numa placa, o que requer testes para determinar a quantidade de energia que percorrerá a distância do traço.
Na minha próxima publicação no blogue, falarei sobre a ignição do laser, a sensibilidade ESD e algumas das ferramentas que a Indium desenvolveu para controlar a ativação.
