Pesquisadores criaram cabo de rede Ethernet usando máscaras descartáveis

Gerenciar o crescente desperdício de carbono a partir de máscaras faciais é fundamental para conter a maré de profanação planetária. Máscaras faciais, sejam descartáveis ou reutilizáveis, têm sido objeto de muitas discussões em todo o mundo desde o início da pandemia COVID-19.

Em abril de 2020, a China reportou uma taxa média diária de produção de 450 milhões de máscaras, e estima-se que Taiwan tenha produzido e usado 1,3 bilhão de máscaras faciais em 3 meses terminando o mesmo tempo o que se traduz em quase 5500 toneladas de máscaras faciais gastas sendo descartadas após um único uso.

Por isso, pesquisadores da Universidade de Swansea, no Reino Unido, desenvolveram uma nova técnica para converter o carbono presente em máscaras faciais que seriam descartadas em nanotubos de carbono, utilizados na fabricação de cabos Ethernet para distribuição de internet de banda larga.

O estudo, que foi publicado na Carbon Letters, descreve como essa nova química verde poderia ser usada para reciclar materiais que de outra forma seriam jogados fora e transformá-los em materiais de alto valor com aplicações do mundo real.

As CNTs – que é o nome dado pelos cientistas para os nanotubos de parede única – produzidos usando essa técnica têm potencial não só para serem utilizadas em cabos Ethernet, mas também na produção de baterias leves usadas em carros elétricos e drones.

Entendendo a pesquisa

Os nanotubos de carbono (CNTs) têm sido um tema de pesquisa crescente e um material industrial há mais de 30 anos, com muitas aplicações já realizadas em indústrias que vão desde energia, transporte, manufatura, construção e até arte. Já noticiamos anteriormente a produção de CNTs a partir de papel e plásticos residuais, o que levou à expertise na dispersão de vários plásticos em solventes orgânicos que, em seguida, foram demonstrados para produzir CNTs eletricamente condutores utilizados na fabricação de cabos Ethernet e cabos de áudio. A extensão natural deste trabalho foi usar objetos acessíveis do dia a dia, como máscaras faciais como fonte plástica para a síntese da CNT e este trabalho descreve os resultados de nossas descobertas nesse caso, empurrando os limites do que poderia ser usado como fonte de carbono para a produção de CNT, incluindo nanotubos de carbono de parede única.

O teste elétrico foi feito no ar, o que significa que já havia um limite presente sobre a quantidade de tensão que poderia ser executada através do condutor baseado em CNT antes de carbono amorfo e/ou CNTs oxidados, e a via de condução interrompida.

Um condutor selado composto por CNTs alinhados e purificados deve ser capaz de suportar mais e ter uma resistência elétrica menor também, mas o objetivo aqui é mostrar que estes são CNTs que foram fabricados a partir de materiais de máscara facial e são eletricamente condutores. Um segundo teste desse tipo foi feito em uma nova amostra com uma varredura de tensão crescente para 3V e, em seguida, diminuindo para 1V, como visto na figura ESI S3, e vemos uma resistência permanentemente reduzida devido à remoção das impurezas e um aumento da condutância elétrica da via agora dominada por CNTs.

Cabo CNT Ethernet

Dado que as CNTs eram eletricamente condutoras, o próximo passo envolveu a produção de um dispositivo para aplicações que vão além do laboratório. Neste caso, produzimos um cabo Ethernet como discutido na seção material e métodos, e o iPerf3 foi usado para quantificar seu desempenho.

As velocidades máximas de uplink e downlink em Mbps do cabo CNT em comparação com um controle com apenas fiação de cobre fabricada da mesma forma, e outro controle na forma de um cabo Ethernet comercialmente disponível certificado para atingir os padrões CAT6.

Os resultados mostram que o cabo Ethernet baseado em CNT pode atingir ~ 100 Mbps de throughput para atender aos padrões de transmissão CAT5, e essas velocidades são maiores do que a classificação de adoção e banda larga do Reino Unido, conforme determinado pelo regulador do governo britânico.

Os experimentos de controle mostram que o medidor de fio de cobre utilizado, bem como os conectores RJ45, estão retendo o potencial dos próprios fios CNT, conforme determinado pelo fato de os fios, uma vez conectados a conectores RJ45 idênticos, também serem maximados nos mesmos valores.

Conectores RJ45 de grau industrial certificados para padrões CAT6, juntamente com fiação de cobre de maior qualidade, medidor mais grosso, bem como melhor montagem e crimping ajudarão a negar o gargalo.

Custos

A equipe também estudou os custos de energia envolvidos no uso desse processo e concluiu que a técnica era verde não apenas nos níveis de consumo de recursos, mas também na geração de valor do produto em oposição à criação de resíduos. Além disso, o cabo Ethernet produzido usando as CNTs era de boa qualidade e aderiu às velocidades de transmissão de categoria 5, excedendo facilmente os benchmarks estabelecidos para internet banda larga na maioria dos países, incluindo o Reino Unido.

O Professor Orbaek White disse:

“O uso de filmes CNT em baterias em vez de filmes de metal tem um impacto menor no meio ambiente, pois o uso de carbono compensa a necessidade de atividades de mineração e extração. Este é um trabalho crucial, pois contribui não só para uma economia circular, mas também é escalável e é viável para o processamento industrial e tem química verde em seu núcleo.“

O Professor Orbaek White disse.

Texto adaptado e traduzido dos originais Swansea e do artigo publicado.