Los nanomateriales son famosos por sus propiedades particulares, que difieren de las que presenta el mismo material en cantidades volumétricas. Ahora, las estructuras volumétricas hechas de nanomateriales son la próxima generación y un grupo de científicos financiado con fondos europeos está abriendo camino en este campo.
Los nanotubos de carbono (NTC) son cilindros de diámetro increíblemente pequeño hechos de grafeno, una lámina con un grosor de un solo átomo de carbono conectado en una geometría de panal de abeja, enrollado. Los NTC pueden variar en cuanto a longitud, grosor y número de capas, pero todos tienen en común una combinación exclusiva de resistencia mecánica, rigidez y conductividad eléctrica y térmica.
Las aplicaciones de los NTC van en aumento y la posibilidad de crear a partir de ellos estructuras volumétricas como cuerdas y alfombrillas podría tener un impacto importante en distintos sectores industriales. No obstante, la preparación de tales materiales volumétricos basados en NTC presenta bastantes problemas y se encuentra aún en su infancia. Un grupo de científicos que trabaja en el proyecto financiado con fondos europeos «In-situ fabrication of carbon nanotubes and bulk structures of designed configuration» (CNTBUS) ha hecho avances importantes.
Un método prometedor que se encuentra en fase de desarrollo para producir cuerdas de NTC in situ es el uso de nanopartículas para horadar túneles a través de fibras de poliacrilonitrilo (PAN) electrohiladas ricas en carbono. El PAN es una fibra acrílica bastante habitual, una resina polimérica orgánica semicristalina sintética. En el proyecto CNTBUS se intentó revolucionar este método incorporando nanopartículas metálicas in situ para transformar las fibras en NTC largos de muy alta resistencia mecánica.
En particular, el equipo buscaba desarrollar un proceso por el que las nanopartículas metálicas horadaran túneles en el interior de las fibras de carbono. Los hallazgos de estudios con fibras de carbono recubiertas con metales sugieren que para guiar el movimiento de las nanopartículas metálicas se requiere un núcleo de las fibras poco denso. Además, la catálisis por parte de las nanopartículas metálicas parece ser la causa del apilamiento de capas de grafeno para formar los nanotubos, si bien siguen sin estar claros los mecanismos por los que se forman estructuras tan ordenadas.
Se espera que nuevos estudios con técnicas avanzadas de microscopía electrónica de transmisión puedan elucidar completamente el proceso, abriendo la puerta a la síntesis bien controlada de estructuras volumétricas hechas de NTC. Tales estructuras deberían encontrar amplio uso en muy distintas aplicaciones, como superrefuerzos, filtros, máscaras, catalizadores y recubrimientos. El liderazgo de Europa en el campo tendrá un importante impacto socioeconómico.
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