Încălțăminte a viitorului: Nanotuburile de carbon pe cale să înlocuiască cuprul

Descoperite cu entuziasm în urmă cu câțiva ani, nanotuburile de carbon au fost rapid etichetate ca un material revoluționar. Existând în forme metalice și semiconductoare, acestea sunt extrem de ușoare și pot fi distruse doar prin ruperea legăturilor chimice. Aplicațiile posibile păreau nelimitate.

Cu timpul, însă, complexitatea lucrului cu aceste materiale a devenit evidentă. A fost dificil să se obțină o populație pură de forme metalice sau semiconductoare, iar tehnicile de sinteză adesea produceau un amestec de nanotuburi scurte; cele care se extindeau pe mai mult de câțiva centimetri rămâneau o raritate. Deși versiunea metalică oferea o rezistență redusă la transportul curentului electric, era dificil să se trimită un număr mare de electroni prin nanotub.

Însă oamenii de știință specializați în materiale nu se dau ușor bătuți și continuă să experimenteze. Un articol recent din revista Science descrie adăugarea unei substanțe chimice la pachetele de nanotuburi de carbon pentru a îmbunătăți capacitatea lor de a transporta curentul, apropiindu-se de nivelurile oferite de cupru. Deși nanotuburile mai conductive nu au fost stabile, descoperirea ar putea indica direcția către materiale cu o durată de viață mai lungă.

Nanotuburile de carbon există în diverse forme. În cazul nanotuburilor cu perete unic, puteți gândi la acestea ca la o foaie de grafen rulată în cerc și unită la capete. Acestea pot avea și diametre diferite. Există, de asemenea, nanotuburi de carbon cu mai multe pereți, unde un al doilea nanotub (și poate un al treilea sau chiar mai multe) este înfășurat în jurul primului.

Când sunt metalice, acestea oferă puțină rezistență la fluxul de electroni de-a lungul nanotubului. Dar, deoarece majoritatea electronilor sunt angajați în legăturile chimice necesare pentru formarea nanotubului, nu sunt mulți disponibili pentru transportul curentului. Astfel, mulți cercetători au încercat să dezvolte dopanți – substanțe chimice care, în cantități mici, modifică comportamentul materialului de bază. În acest caz, scopul a fost găsirea substanțelor chimice care să funcționeze ca donatori de electroni, sporind cantitatea de curent ce ar putea fi transportată prin nanotub.

Evident, nanotuburile izolate nu pot avea realmente dopanți, deoarece sunt destul de autonome. Dar echipa din spatele acestui nou studiu, bazată în Spania, a lucrat cu fibre de nanotuburi în masă, care sunt un amestec de nanotuburi de diverse lungimi legate într-o fibră mai mare, cu majoritatea nanotuburilor orientate de-a lungul axei fibrei. În acest caz, fibra era făcută din nanotuburi cu două pereți, oferindu-i o structură interioară destul de consistentă.

Spațiul interior al acestor fibre poate fi comparat cu ceea ce ai obține dacă ai împacheta obiecte sferice într-o cutie. Chiar și în cea mai eficientă aranjare, vor exista spații între sferele vecine. În mod similar, aceste fibre au spații interne care permit incorporarea unor substanțe chimice suplimentare în interiorul fibrei.

nanotuburi de carbon, materiale inovative, electroni, conductivitate electrică, dopanți, sinteză, fibre de nanotuburi, grafen, cercetare materială, tehnologie avansată, știința materialelor, transportul curentului, descoperiri științifice, rezistență electrică, structură nanometrică, perete unic, perete multiplu, formații chimice, cupru vs nanotuburi, știință aplicată

Sursa: Ars Technica

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România