Aplicaciones potenciales de los nanotubos de carbono

Los nanotubos de carbono (CNT por sus siglas en inglés) son cilindros de una o varias capas de grafeno (red). Los diámetros de los nanotubos de carbono de pared simple (SWNT) y los nanotubos de carbono de pared múltiple (MWNT) suelen ser de 0,8 a 2 nm y de 5 a 20 nm, respectivamente, aunque los diámetros de los MWNT pueden superar los 100 nm. Las longitudes de los CNT oscilan entre menos de 100 nm y 0,5 m^[1]​

Las paredes individuales de los CNT pueden ser metálicas o semiconductoras en función de la orientación de la red con respecto al eje del tubo, lo que se denomina quiralidad. La sección transversal de los MWNT ofrece un módulo elástico cercano a 1 TPa y una resistencia a la tracción de 100 GPa, más de 10 veces superior a la de cualquier fibra industrial. Los MWNT suelen ser metálicos y pueden transportar corrientes de hasta 10⁹ A cm^-2. Los SWNT pueden presentar una conductividad térmica de 3500 W m^-1 K^-1, superior a la del diamante.^[2]​

En 2013, la producción de nanotubos de carbono superaba varios miles de toneladas anuales y se utilizaba en aplicaciones de almacenamiento de energía, modelado de dispositivos, piezas de automóviles, cascos de barcos, artículos deportivos, filtros de agua, electrónica de película fina, revestimientos, actuadores y escudos electromagnéticos. Las publicaciones relacionadas con los CNT se triplicaron con creces en la década anterior, mientras que los índices de emisión de patentes también aumentaron.^[2]​ La mayor parte de la producción era de arquitectura no organizada. Las arquitecturas organizadas de CNT, como "bosques", hilos y láminas regulares, se produjeron en volúmenes mucho menores. Los CNT se han propuesto incluso como correa de sujeción para un supuesto ascensor espacial.^[3]​^[4]​

Recientemente, varios estudios han puesto de relieve la posibilidad de utilizar nanotubos de carbono como bloques de construcción para fabricar dispositivos tridimensionales macroscópicos (>1 mm en las tres dimensiones) totalmente de carbono. Lalwani et al. han descrito un novedoso método de reticulación térmica iniciado por radicales para fabricar matrices macroscópicas, autónomas, porosas y totalmente de carbono utilizando nanotubos de carbono de pared simple y múltiple como bloques de construcción.^[5]​ Estos andamiajes poseen poros macro, micro y nanoestructurados y su porosidad puede adaptarse a aplicaciones específicas. Estas matrices/arquitecturas 3D totalmente de carbono pueden utilizarse para la fabricación de la próxima generación de dispositivos e implantes biomédicos, de almacenamiento de energía, supercondensadores, transistores de emisión de campo, catálisis de alto rendimiento y fotovoltaicos.

1. ↑ Zhang, R.; Zhang, Y.; Zhang, Q.; Xie, H.; Qian, W.; Wei, F. (2013). «Growth of Half-Meter Long Carbon Nanotubes Based on Schulz–Flory Distribution». ACS Nano 7 (7): 6156-61. PMID 23806050. doi:10.1021/nn401995z. 
2. ↑ ^{a b} Error en la cita: Etiqueta <ref> no válida; no se ha definido el contenido de las referencias llamadas sci1302
3. ↑ Edwards, Brad C. (2003). The Space Elevator. BC Edwards. ISBN 978-0-9746517-1-2. 
4. ↑ Collins, P.G. (2000). «Nanotubes for Electronics». Scientific American 283 (6): 67-69. Bibcode:2000SciAm.283f..62C. PMID 11103460. doi:10.1038/scientificamerican1200-62. Archivado desde el original el 27 de junio de 2008. 
5. ↑ ^{a b} Lalwani, Gaurav; Kwaczala, Andrea Trinward; Kanakia, Shruti; Patel, Sunny C.; Judex, Stefan; Sitharaman, Balaji (2013). «Fabrication and characterization of three-dimensional macroscopic all-carbon scaffolds». Carbon 53: 90-100. PMC 3578711. PMID 23436939. doi:10.1016/j.carbon.2012.10.035.