Nanotubi di carboniosono cose incredibili. Possono essere più forti dell'acciaio pur essendo più sottili di un capelli umano.

Sono anche altamente stabili, leggeri e hanno proprietà elettriche, termiche e meccaniche incredibili. Per questo motivo, hanno il potenziale per lo sviluppo di molti materiali futuri interessanti.

Possono anche detenere la chiave per costruire i materiali e le strutture del futuro, come gli elevatori dello spazio.

Qui, esploriamo ciò che sono, come sono fatti e quali applicazioni tendono ad avere. Questa non è pensata per essere una guida esaustiva ed è destinato a essere utilizzato solo come panoramica rapida.

Cosa sonoNanotubi di carbonioE le loro proprietà?

I nanotubi di carbonio (CNT in breve), come suggerisce il nome, sono minuscole strutture cilindriche realizzate in carbonio. Ma non solo qualsiasi carbonio, CNT è costituito da fogli arrotolati di un singolo strato di molecole di carbonio chiamate grafene.

Tendono a entrare in due forme principali:

1. Nanotubi di carbonio a parete singola(SWCNT) - Questi tendono ad avere un diametro inferiore a 1 nm.

2. Nanotubi di carbonio multipla(MWCNT) - Questi sono costituiti da diversi nanotubi con intercettatori concentrati e tendono ad avere diametri che possono raggiungere oltre 100 nm.

In entrambi i casi, i CNT possono avere lunghezze variabili tra diversi micrometri a centimetri.

Poiché i tubi sono costruiti esclusivamente dal grafene, condividono molte delle sue proprietà interessanti. I CNT, ad esempio, sono legati a legami SP2: questi sono estremamente forti a livello molecolare.

I nanotubi di carbonio hanno anche la tendenza a unirsi attraverso le forze di van der Waals. Ciò fornisce loro l'alta resistenza e il basso peso. Tendono anche ad essere materiali altamente conduttivi elettricamente e termicamente conduttivi.

"Le singole pareti CNT possono essere metalliche o semiconduttori a seconda dell'orientamento del reticolo rispetto all'asse del tubo, che si chiama chiralità."

I nanotubi di carbonio hanno anche altre incredibili proprietà termiche e meccaniche che li rendono attraenti per lo sviluppo di nuovi materiali.

Cosa fanno i nanotubi di carbonio?

Come abbiamo già visto, i nanotubi di carbonio hanno alcune proprietà molto insolite. Per questo motivo, i CNT hanno molte applicazioni interessanti e varie.

In effetti, a partire dal 2013, secondo Wikipedia tramite Science Direct, la produzione di nanotubi di carbonio ha superato diverse migliaia di tonnellate all'anno. Questi nanotubi hanno molte applicazioni, incluso l'uso in:

• Soluzioni di stoccaggio di energia
• Modellazione del dispositivo
• Strutture composite
• Parti automobilistiche, incluse potenzialmente nelle auto a celle a combustibile idrogeno
• Scafi di barche
• Articoli sportivi
• Filtri dell'acqua
• Elettronica a film sottile
• Rivestimenti
• Attuatori
• Schermatura elettromagnetica
• Tessuti
• Applicazioni biomediche, inclusa l'ingegneria tissutale di ossa e muscoli, consegna chimica, biosensori e altro ancora

Cosa sononanotubi di carbonio multipla?

Come abbiamo già visto, i nanotubi di carbonio a più pareti sono quei nanotubi realizzati con diversi nanotubi concentrati concentrati. Tendono ad avere diametri che possono raggiungere oltre 100 nm.

Possono raggiungere oltre centimetri di lunghezza e tendono ad avere rapporti di aspetto che variano tra 10 e 10 milioni.

I nanotubi a parete multipla possono contenere tra 6 e 25 o più pareti concentriche.

I MWCNT hanno alcune eccellenti proprietà che possono essere sfruttate in un gran numero di applicazioni commerciali. Questi includono:

• Elettrico: i MWNT sono altamente conduttivi se adeguatamente integrati in una struttura composita. Va notato che la sola parete esterna sta conducendo, le pareti interne non sono fondamentali per la conducibilità.
• Morfologia: le MWNT hanno un elevato proporzione, con lunghezze in genere più di 100 volte il diametro e in alcuni casi molto più elevati. La loro prestazione e applicazione si basano non solo su proporzioni, ma anche sul grado di intrecciamento e sulla rettilità dei tubi, che a sua volta è una funzione sia del grado che della dimensione dei difetti nei tubi.
• FISICO: MWNT senza difetti, individuali, hanno un'eccellente resistenza alla trazione e se integrati in un composito, come un composto termoplastico o termoset, può aumentare significativamente la sua resistenza.