¿Qué son los nanotubos de carbono?

Los nanotubos de carbono pueden ser incluso más fuertes que el acero, mientras que al mismo tiempo son más delgados que un cabello humano. Pero lo mejor de todo no es eso, sino que son muy livianos, estables y con buenas propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas. Es por esta razón que tienen el potencial para el desarrollo de muchas tecnologías interesantes.

También pueden ser una pieza clave para la construcción de estructuras, como ascensores espaciales. ¿Quieres saber más sobre esta tecnología? Aquí te diremos todas las aplicaciones que pueden tener y cómo son fabricados.

¿Qué son los nanotubos de carbono y qué propiedades tienen?

Los nanotubos de carbono son estructuras cilíndricas muy pequeñas hechas de carbono. Pero no cualquier tipo de carbono, sino láminas enrolladas en una capa de moléculas de carbono conocida como grafeno. Estos nanotubos vienen en dos formas principalmente que son:

• Nanotubos de carbono de pared simple: por lo general tienen un diámetro menor a 1 nm.

• Nanotubos de carbono con paredes múltiples: consta de varios nanotubos con enlaces concéntricos, por lo general tienen diámetros que pueden superar los 100 nm.

Cual sea el caso, los nanotubos pueden tener longitudes variables desde algunos micrómetros a centímetros.

Los nanotubos de carbono son más delgado que un cabello humano y mucho más fuertes que el acero.

Debido a que los nanotubos están hechos de grafeno, cuentan con muchas de sus propiedades. Por ejemplo, están unidos con enlaces sp2, que son muy fuertes a nivel molecular. Pero también pueden unirse por medio de las fuerzas de van der Walls. Esto les permite tener una gran resistencia y pesar muy poco. Y son unos excelentes conductores térmicos y eléctricos.

Las paredes individuales pueden ser metálicas o semiconductoras. Y gracias a sus propiedades térmicas y mecánicas, son una buena opción para desarrollar nuevos materiales.

Ventajas y usos de los nanotubos de carbono

Estos nanotubos tienen propiedades únicas y muy importantes, como flexibilidad, conductividad térmica y eléctrica, propiedades ópticas, gran rigidez, bajo peso, gran resistencia a la tracción y son manipulables sin perder su resistencia.

Cuando se aplica a otros productos, las ventajas pueden ser muchas. Por ejemplo, al ser usados con biopolímeros pueden mejorar las propiedades térmicas y eléctricas de los productos.

Hoy en día los nanotubos tienen aplicaciones para muchos productos diferentes. Actualmente son usados turbinas de viento, componentes de bicicletas, pintura marina, microscopios de sonda de escaneo, electrónica, circuitos eléctricos, dispositivos de detección, baterías y equipo deportivo.

Por otro lado, alguno de los usos futuros para los nanotubos de carbonos pueden ser la ropa, paneles solares, incluso astronaves y materiales semiconductores. Pero no se limita solo a eso, también a pantallas táctiles, LCD, biocombustibles, tratamientos para el cáncer, ascensores espaciales y tubos de ensayo submicroscópicos.

Los nanotubos de carbono son láminas de grafeno enrrolladas.

¿Cómo se fabrican los nanotubos de carbono?

De forma natural, las llamas de las velas forman nanotubos de carbono. Pero en la investigación y productos manufacturados, han sido desarrollados métodos de producción más confiables. Existen varios métodos de producción, pero la deposición química de vapor, la ablación con láser y la descarga de arco son los más utilizados.

Deposición química de vapor

En este método, los nanotubos son cultivados a partir de semillas de nanopartículas metálicas rociadas en un sustrato y luego son calentados a 700 ºC. Luego, dos gases introducidos durante el proceso comienzan a formar los nanotubos.

Debido a la reactividad entre los circuitos eléctricos y los metales, el óxido de circonio puede ser usado en lugar del metal para las semillas. Este método es el más utilizado de todos en la producción comercial.

Ablación con láser

Este método combina un gas inerte y un láser pulsante a alta temperatura. El láser se encarga de vaporizar el grafito, fabricando nanotubos de carbono a partir de estos vapores. Sin embargo, al igual que en otros métodos como el de descarga de arco, los nanotubos deben ser purificados.

Descarga de arco

Este fue el primer método usado para sintetizar nanotubos de carbono. Para ello, son colocadas dos barras de carbono de extremo a extremo y se vaporizan con arco para formar los nanotubos. Aunque es un método muy simple, los nanotubos deben ser purificados separándolos del vapor y del hollín.