I nanotubi di carbonio sono nanostrutture monodimensionali (vedi l’articolo: Materiali nanostrutturati) il cui rapporto tra la lunghezza ed il diametro può raggiungere valori molto elevati pari a L/d = 10.000 – 100.000. Sono caratterizzati da sorprendenti proprietà meccaniche ed interessanti proprietà ottiche ed elettroniche. Un nanotubo a parete singola può essere visto come un singolo piano grafitico (grafene) arrotolato attorno ad un asse.
Il grafene ha un modulo di Young (modulo di elasticità longitudinale il quale misura il rapporto tra sforzo e deformazione: E = σ/ε) molto elevato nell’ordine di 1 Tpa (un tera-pascal, vedi l’articolo: Fattore di moltiplicazione). Ciò si spiega grazie al legame covalente C-C nel piano. Sembrerebbe inoltre che la flessione del piano grafenico porti ad un ulteriore aumento del modulo di Young (su questo fenomeno attualmente si stanno effettuando approfondite ricerche). I nanotubi di carbonio, quando deformati lungo il proprio asse, manifestano un’elevatissima resistenza a frattura. Simulazioni di dinamica molecolare, eseguite al computer, indicano che i nanotubi dovrebbero riassumere la forma originaria una volta annullato lo sforzo applicato. Il carico specifico (rapporto: carico/peso) risulta essere estremamente elevato e rende appetibili i nanotubi per applicazioni in qualità di fibra di rinforzo nei materiali compositi. Nonostante ciò, in progettazione, va tenuto conto di una forte anisotropia causata dalla scarsa coadesione tra nanotubi ovvero lungo il piano perpendicolare all’asse. In altre parole ciò significa che i legami che costituiscono ogni singolo nanotubo sono decisamente forti mentre i legami che intercorrono tra più nanotubi sono piuttosto deboli.
I nanotubi si suddividono in due principali categorie: i Single-Walled nanotubes (SWNT), ovvero i nanotubi a parete singola ed i Multi-Walled nanotubes, ovvero i nanotubi a parete multipla. Parleremo presto in modo più approfondito delle particolarità di queste due tipologie di materiali nanostrutturati.
Scusate la mia ignoranza in materia, ma i nanotubi in carbonio sono già applicati in edilizia nel caso di strutture portanti?
Ciao Giuseppe più che i nanotubi, in edilizia, e specialmente nel settore delle ristrutturazioni, viene impiegata la fibra di carbonio per rinforzare la struttura di un edificio dopo che questa è stata debitamente ripristinata. Ricerche inerenti la manipolazione degli atomi di carbonio per ottenere particolari fibre non ne ho viste al momento…
grazie per la risposta e speriamo che in futuro ci siano ricerche più specifiche in questo settore.
Ah ma non fraintendermi, non ne ho viste io ma probabilmente ce ne sono in corso qualora sia ipotizzata una precisa utilità.
🙂