I nanomateriali di carbonio, come i nanotubi di carbonio (CNT) e il grafene, sono molto ricercati per le loro eccezionali proprietà termiche, elettriche e meccaniche.
Grazie alle loro capacità uniche, questi materiali stanno entrando in numerosi settori industriali.
7 campi chiave esplorati
1. Elettronica
I nanotubi di carbonio (CNT) sono utilizzati in applicazioni elettroniche come memorie, sensori e pellicole conduttive trasparenti.
La loro elevata conduttività e resistenza meccanica li rende perfetti per aumentare le prestazioni dei dispositivi elettronici.
I nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNT) sono particolarmente promettenti grazie alle loro proprietà superiori per alcune applicazioni elettroniche rispetto ai nanotubi di carbonio a parete multipla (MWCNT).
2. Immagazzinamento di energia
I CNT sono fondamentali per migliorare l'efficienza delle batterie agli ioni di litio.
Sono utilizzati sia nel catodo che nei materiali anodici, migliorando la capacità e la durata delle batterie.
Le CNT migliorano anche le capacità di accumulo di energia dei condensatori.
3. Compositi
Nella scienza dei materiali, le CNT sono utilizzate come additivi nelle matrici polimeriche e nei compositi polimerici rinforzati con fibre.
Aumentano significativamente le proprietà meccaniche, come la resistenza interlaminare, e migliorano le capacità di scarica elettrostatica.
Le applicazioni includono parti di automobili, componenti aerospaziali e attrezzature sportive.
4. Scienze biomediche e mediche
I nanomateriali di carbonio vengono studiati per il loro potenziale nella somministrazione di farmaci, nella diagnostica per immagini e nell'ingegneria dei tessuti.
Le loro dimensioni ridotte e le loro proprietà uniche consentono una somministrazione mirata di farmaci e un migliore contrasto di imaging.
5. Applicazioni ambientali
I CNT sono utilizzati nelle membrane e nei sistemi di trattamento delle acque reflue grazie alla loro elevata area superficiale e capacità di adsorbimento.
Rimuovono efficacemente i contaminanti dall'acqua, rendendole preziose per la bonifica ambientale.
6. Catalisi
I nanomateriali di carbonio, in particolare il grafene e i nanotubi di carbonio, sono utilizzati nella catalisi eterogenea.
La loro elevata area superficiale e la capacità di supportare nanoparticelle metalliche li rendono efficaci supporti per catalizzatori, migliorando l'efficienza di varie reazioni chimiche.
7. Sintesi e sfide
La sintesi di questi nanomateriali di carbonio avviene principalmente attraverso la deposizione chimica da vapore (CVD), che consente una produzione scalabile.
Tuttavia, rimangono delle sfide per ottenere una dispersione uniforme e l'integrazione nei processi di produzione esistenti.
Nonostante queste sfide, si prevede che il mercato dei nanomateriali di carbonio crescerà in modo significativo, grazie ai progressi tecnologici e all'aumento della domanda in vari settori.
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