I nanotubi di carbonio (CNT) sono strutture cilindriche composte da atomi di carbonio, con diametri tipicamente nell'ordine dei nanometri e lunghezze che variano dai micrometri ai centimetri. Queste strutture presentano un'eccezionale resistenza meccanica, superiore a quella dell'acciaio e di altri materiali convenzionali. Questa elevata resistenza, insieme alle loro proprietà termiche ed elettriche uniche, rende i CNT molto preziosi in varie applicazioni, tra cui materiali strutturali, attrezzature sportive, componenti aerospaziali ed elettronici.
Struttura dei nanotubi di carbonio:
I nanotubi di carbonio si formano arrotolando un singolo strato di grafite, noto come grafene, in un cilindro senza saldature. La disposizione degli atomi di carbonio in questi tubi è un reticolo esagonale, che contribuisce alla loro resistenza e flessibilità. La struttura di un CNT può essere classificata in due tipi principali: nanotubi di carbonio a parete singola (SWCNT) e nanotubi di carbonio a parete multipla (MWCNT). Gli SWCNT sono costituiti da un singolo strato di grafene, mentre gli MWCNT hanno più strati di grafene concentricamente annidati l'uno nell'altro.
- Proprietà dei nanotubi di carbonio:Proprietà meccaniche:
- I CNT sono noti per la loro straordinaria resistenza alla trazione e flessibilità. Possono piegarsi e torcersi senza rompersi, il che li rende ideali come materiali di rinforzo nei compositi.Proprietà termiche:
- Presentano un'elevata conduttività termica, vantaggiosa per le applicazioni che richiedono un'efficiente dissipazione o trasferimento di calore.Proprietà elettriche:
- A seconda della loro struttura, le CNT possono essere metalliche o semiconduttrici. Questa sintonia ne consente l'uso in un'ampia gamma di dispositivi elettronici, dai materiali conduttivi ai transistor.Proprietà chimiche:
I CNT sono relativamente inerti e stabili, ma possono essere funzionalizzati per migliorare la loro compatibilità con altri materiali o per introdurre funzionalità chimiche specifiche.Applicazioni dei nanotubi di carbonio:
- Le proprietà uniche dei CNT ne consentono l'utilizzo in numerosi campi:
- Materiali strutturali: Utilizzati come agenti rinforzanti nei compositi per migliorare la resistenza e la durata.
- Elettronica: Impiegati in semiconduttori, transistor e altri componenti elettronici grazie alle loro proprietà elettriche controllabili.
- Immagazzinamento di energia: Incorporati in batterie e supercondensatori per migliorare le prestazioni.
Applicazioni biomediche: Utilizzati nei sistemi di somministrazione di farmaci e come impalcature per l'ingegneria dei tessuti, grazie alla loro biocompatibilità e alle dimensioni in scala nanometrica.
Sfide nella produzione e nell'utilizzo dei nanotubi di carbonio:
