1. La resistencia es 100 veces mayor que la del acero, la densidad es solo 1/6 - rey mecánico
Los nanotubos de carbono son uno de los materiales con mejores prestaciones mecánicas jamás descubiertos por la humanidad. La resistencia a la tracción es 100 veces mayor que la del acero, mientras que el peso es sólo 1/6 del acero - verdaderamente "ligero pero fuerte".
Los nanotubos de carbono son llamados el "rey de los nuevos materiales" y sus propiedades mecánicas son la "carta de triunfo" más impresionante.
Según cálculos teóricos, la resistencia de los nanotubos de carbono es 100 veces mayor que la del acero, el módulo de Young es casi 6 veces mayor que el del acero y la densidad es sólo 1/6 mayor que la del acero. Una comparación citada en materiales recopilados de la Academia de Ciencias de China es aún más intuitiva: en comparación con el acero de alta resistencia ASTM A228, la resistencia de los nanotubos de carbono es 270 veces mayor y la elasticidad es aproximadamente 5 veces mayor.
| Indicador de desempeño | Nanotubos de carbono | Acero |
|---|---|---|
| Resistencia a la tracción | 50-200 GPa | 0,4-1,5 GPa |
| Densidad | 1,3-1,6 g/cm³ | 7,9 g/cm³ |
| Relación fuerza-a-peso | 100 veces más que el acero | Base |
Aún más sorprendente es que los nanotubos de carbono son "duros pero no quebradizos". Cuando se los somete a una enorme presión externa, los nanotubos de carbono pueden doblarse, curvarse o incluso torcerse, pero no se rompen. Cuando se libera la fuerza externa, vuelven a su forma original. Esta combinación de "fuerte + resistente" es extremadamente rara en materiales de ingeniería.
Esta es también la razón por la que los científicos imaginan utilizar nanotubos de carbono para construir un "ascensor espacial". - es el único material conocido actualmente que podría recorrer una distancia de 380.000 kilómetros sin romperse por su propio peso.
2. Conductividad superada únicamente por los superconductores - Electrical King
En teoría, la conductividad eléctrica de los nanotubos de carbono es superada sólo por la de los superconductores. Su capacidad de carga-actual es 1000 veces mayor que la del cobre, y son el único material que puede servir como metal y semiconductor.
El "aura real" de los nanotubos de carbono reside no sólo en "resistir" sino también en "transmitir rápidamente".
En los nanotubos de carbono, los átomos de carbono están dispuestos en una estructura de panal hexagonal regular. Bajo esta estructura, el efecto de conjugación es significativo, ya que permite que los electrones se liberen de la unión de los átomos de carbono individuales y se muevan libremente en un rango mayor. En teoría, la conductividad eléctrica de los nanotubos de carbono es superada sólo por la de los superconductores.
Para decirlo en términos de datos: la-capacidad de carga actual de los nanotubos de carbono es 1.000 veces mayor que la del alambre de cobre.
Más importante aún, dependiendo del "ángulo de rodadura" (quiralidad), los nanotubos de carbono pueden ser metálicos o semiconductores - e incluso diferentes partes del mismo tubo pueden exhibir una conductividad diferente. Pueden servir tanto como cables como chips, lo que hace que su potencial de aplicación en el campo de la electrónica sea incomparable.
Las investigaciones muestran que los procesadores de nanotubos de carbono funcionan 2 veces más rápido que los procesadores de silicio, y consumen sólo 1/3 de la energía. Una vez que los nanotubos de carbono reemplacen completamente al silicio, es posible que "Silicon Valley" realmente necesite cambiar su nombre.
3. La conductividad térmica es 3-6 veces mayor que la del diamante - Thermal King
Los nanotubos de carbono son uno de los mejores materiales térmicamente conductores conocidos hasta la fecha, con una conductividad térmica teórica de aproximadamente 3 a 6 veces mayor que la del diamante.
La conductividad térmica es un indicador clave para determinar si un material se puede utilizar en dispositivos electrónicos de alta-potencia y en la gestión térmica de naves espaciales.
El diamante ha sido considerado durante mucho tiempo el mejor conductor térmico natural, pero los nanotubos de carbono están batiendo este récord. En teoría, la conductividad térmica de los nanotubos de carbono es aproximadamente 3-6 veces mayor que la del diamante. Un nanotubo de carbono de pared simple a temperatura ambiente puede alcanzar una conductividad térmica de hasta 3500 W·m⁻¹·K⁻¹, superando al diamante.
Los nanotubos de carbono pueden conducir rápidamente el calor a lo largo de su longitud. Esta característica de "conducción de calor direccional" los convierte en materiales ideales para la disipación de calor de chips y la protección térmica de naves espaciales.
4. Resistente a ácidos y álcalis, resistente a la oxidación, puede absorber ondas - Rey químico y funcional
Los nanotubos de carbono tienen una excelente estabilidad química, resistiendo ácidos, álcalis y oxidación. También pueden absorber microondas de manera eficiente, distinguiéndose en materiales sigilosos, blindaje electromagnético y otros campos.
El "aura real" de los nanotubos de carbono no se limita a la mecánica, la electricidad y el calor - sino que también son muy "duraderos".
Los nanotubos de carbono son químicamente estables, con resistencia a ácidos y álcalis. Agregar nanotubos de carbono a compuestos poliméricos puede mejorar la resistencia a los ácidos y a la oxidación de los propios materiales, haciéndolos adecuados para entornos exigentes como aplicaciones aeroespaciales, de aviación, de defensa nacional y militares.
También hay una función única de "carta de triunfo" - absorción de ondas. Debido a su estructura especial y propiedades dieléctricas, los nanotubos de carbono exhiben un fuerte rendimiento de absorción de microondas de banda ancha, que puede usarse en materiales ocultos, materiales de protección electromagnética y materiales absorbentes de cámaras anecoicas. Esto significa que los futuros aviones de combate furtivos y equipos de protección electromagnética pueden depender de este material de "oro negro".
5. Ya cubriendo Aeroespacial → Automotriz → Artículos deportivos - Rey de la aplicación
Las aplicaciones de los nanotubos de carbono ya han pasado de la "ciencia ficción" a la realidad, abarcando mercados de billones{0}}de yuanes, como el aeroespacial, el automotriz, el energético y el de artículos deportivos, y están avanzando hacia una escala industrial de cien-mil millones-de yuanes.
El "rey de los nuevos materiales" no sólo "reina" en el laboratorio. El panorama de aplicaciones de los nanotubos de carbono se está expandiendo rápidamente.
Aeroespacial:Los compuestos de nanotubos de carbono y matriz de aluminio ya se han utilizado en las secciones entre etapas del cohete Gran Marcha 12, logrando un peso ligero y una alta resistencia - verdaderamente un material que "ha estado en el espacio".
Industria automotriz:Se han utilizado compuestos poliméricos reforzados con nanotubos de carbono- en sistemas de escape y componentes de carrocería. Una reducción del 25% en el peso de los vehículos podría reducir el consumo de petróleo crudo hasta en 250 millones de barriles al año.
Artículos deportivos:Los nanotubos de carbono han entrado en el equipamiento deportivo-de gama alta, como raquetas de tenis, cuadros de bicicletas y palos de golf, - más ligeros, resistentes y duraderos.
Baterías de energía/litio:Como aditivo conductor, los nanotubos de carbono se han aplicado ampliamente en la industria de las baterías de litio, con una demanda que crece a una tasa de crecimiento anual compuesta del 40,8%.
Desde cohetes hasta raquetas, desde baterías hasta aviones de combate furtivos, los nanotubos de carbono se están transformando de un "milagro de laboratorio" a una "vitamina industrial".
Nuevo material de Shandong Tanfeng: el promotor industrial del "rey de los nuevos materiales" de China
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. está promoviendo la localización de nanotubos de carbono, con una producción mensual de 200 toneladas, que cubre toda la gama de tubos de pared simple-/múltiples-paredes y está estratégicamente ubicado en siete direcciones principales, incluidos vehículos de nueva energía, aeroespacial y transporte ferroviario.
A los nanotubos de carbono se les llama el "rey de los nuevos materiales", pero un "rey" también necesita que alguien lo "invita" desde el laboratorio a la línea de producción.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. es exactamente una de esas empresas. La empresa posee más de diez patentes activas relacionadas con nanotubos de carbono y materiales de ánodos de silicio-carbono. Sus productos cubren toda la gama de nanotubos de carbono de pared simple-, nanotubos de carbono de pared múltiple, pastas conductoras y materiales de ánodos de carbono de silicio-.
Los productos de la serie TF-400 de la empresa se han aplicado en materiales reforzados modificados de alta-conductividad y alta-conductividad térmica, con excelente resistencia al calor y a la corrosión. Tanfeng New Material está impulsando al "Rey de los Nuevos Materiales" hacia un campo de batalla industrial más amplio con el poder de la fabricación china.
Resumen de una-frase:Los nanotubos de carbono son llamados el "rey de los nuevos materiales" no porque sobresalgan en una propiedad particular, sino porque poseen simultáneamente cinco "cartas de triunfo": más fuertes, más conductores, mejor transferencia de calor, más estables y más amplia aplicación.
Desde el descubrimiento de los nanotubos de carbono por el científico japonés Sumio Iijima en 1991, hasta su uso para reducir el peso en el cohete Gran Marcha 12 y la producción mensual de 200 toneladas de Shandong Tanfeng New Material para promover la localización, - los nanotubos de carbono están bajando del trono de "Rey de los Materiales" y entrando en todos los campos industriales que necesitan ser "más fuertes, más ligeros y más rápidos". Ésta es la verdadera razón por la que merecen el título de "Rey".