I nanotubi di carbonio (CNT) sono strutture cilindriche composte da atomi di carbonio, caratterizzate da diametri nella scala dei nanometri e lunghezze che vanno dai micrometri ai centimetri. Questi materiali presentano un'eccezionale resistenza meccanica, superiore a quella dell'acciaio e di altre fibre convenzionali, che li rende molto utili in varie applicazioni, come i compositi per materiali strutturali, le attrezzature sportive, i componenti aerospaziali e le parti automobilistiche.
I CNT possono essere classificati in tre tipi principali in base alla loro struttura e alle loro proprietà:
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Nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNT): Sono costituiti da un singolo strato di atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale arrotolato in un tubo senza saldatura. Gli SWCNT sono noti per la loro elevata conducibilità elettrica e sono spesso utilizzati in dispositivi elettronici, sensori e applicazioni per l'accumulo di energia.
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Nanotubi di carbonio a parete multipla (MWCNT): A differenza degli SWCNT, gli MWCNT sono composti da più strati di reticoli di carbonio, ciascuno annidato all'interno di un altro, formando cilindri concentrici. Questa struttura conferisce ai MWCNT proprietà leggermente diverse rispetto ai SWCNT, tra cui una maggiore stabilità termica e resistenza meccanica, rendendoli adatti ad applicazioni che richiedono materiali robusti.
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Nanotubi di carbonio a poche pareti (FWCNT): Si tratta di una via di mezzo tra gli SWCNT e gli MWCNT, tipicamente costituiti da pochi strati (di solito da tre a cinque) di reticoli di carbonio. I FWCNT combinano alcune delle proprietà dei SWCNT e dei MWCNT, offrendo un equilibrio tra conduttività elettrica e resistenza meccanica.
La sintesi dei CNT avviene prevalentemente tramite deposizione chimica da vapore (CVD), un metodo che consente di produrre nanotubi di alta qualità con proprietà controllate. Tuttavia, la scalabilità della produzione di CNT rimane una sfida significativa, che richiede ulteriori progressi nelle tecniche di sintesi e nelle tecnologie di post-elaborazione per ottimizzare la loro dispersione e integrazione in vari materiali e applicazioni.
Le proprietà uniche dei CNT, derivanti dall'ibridazione e dalla struttura del carbonio, li rendono materiali versatili per un'ampia gamma di applicazioni, dall'elettronica all'immagazzinamento dell'energia, dalle scienze biomediche al risanamento ambientale. Il loro potenziale è molto ampio, ma per sfruttare appieno i vantaggi delle CNT è necessario superare gli ostacoli che si frappongono alla loro produzione su larga scala e alla loro integrazione nelle tecnologie esistenti.
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