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

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

Potrebbero anche essere la chiave per costruire i materiali e le strutture del futuro, come gli ascensori spaziali.

Qui, esploriamo cosa sono, come sono fatti e quali applicazioni tendono ad avere.Questa non vuole essere una guida esaustiva e deve essere utilizzata solo come una rapida panoramica.

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 carbonio qualsiasi, i CNT sono costituiti da fogli arrotolati di un singolo strato di molecole di carbonio chiamate grafene.

Tendono a presentarsi 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 a parete multipla(MWCNT) - Questi sono costituiti da diversi nanotubi interconnessi concentricamente e tendono ad avere diametri che possono superare i 100 nm.

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

Poiché i tubi sono realizzati esclusivamente in grafene, condividono molte delle sue interessanti proprietà.I CNT, ad esempio, sono legati con legami sp2, che sono estremamente forti a livello molecolare.

I nanotubi di carbonio hanno anche la tendenza a legarsi insieme tramite le forze di van der Waals.Ciò fornisce loro un'elevata resistenza e un peso ridotto.Inoltre tendono ad essere materiali altamente conduttivi elettricamente e termicamente.

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

I nanotubi di carbonio hanno anche altre straordinarie 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.

Infatti, 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 per lo stoccaggio dell'energia
• Modellazione del dispositivo
• Strutture composite
• Parti automobilistiche, incluse potenzialmente le automobili a celle a combustibile a idrogeno
• Scafi di barche
• Articoli sportivi
• Filtri per l'acqua
• Elettronica a film sottile
• Rivestimenti
• Attuatori
• Schermatura elettromagnetica
• Tessili
• Applicazioni biomediche, tra cui l'ingegneria tissutale di ossa e muscoli, rilascio di sostanze chimiche, biosensori e altro ancora

Cosa sononanotubi di carbonio a parete multipla?

Come abbiamo già visto, i nanotubi di carbonio a parete multipla sono quei nanotubi costituiti da diversi nanotubi interconnessi concentricamente.Tendono ad avere diametri che possono superare i 100 nm.

Possono raggiungere una lunghezza superiore a centimetri e tendono ad avere proporzioni che variano tra 10 e 10 milioni.

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

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

• Elettrico: gli MWNT sono altamente conduttivi se correttamente integrati in una struttura composita.Va notato che solo la parete esterna è conduttiva, le pareti interne non sono strumentali alla conduttività.
• Morfologia: gli MWNT hanno un rapporto di aspetto elevato, con lunghezze tipicamente superiori a 100 volte il diametro e in alcuni casi molto più elevate.Le loro prestazioni e applicazioni si basano non solo sull'aspect ratio, ma anche sul grado di aggrovigliamento e sulla rettilineità dei tubi, che a sua volta è funzione sia del grado che della dimensione dei difetti nei tubi.
• Fisico: gli MWNT privi di difetti, individuali, hanno un'eccellente resistenza alla trazione e, se integrati in un composito, come un composto termoplastico o termoindurente, possono aumentarne significativamente la resistenza.