Una capa de nanotubos de carbono, visto a través de una chaqueta transparente, reemplaza un conductor exterior de metal trenzado en un cable de datos coaxial estándar. Los científicos de la Universidad de Rice diseñaron el cable para ahorrar peso en aplicaciones aeroespaciales. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
Los cables coaxiales comunes podrían hacerse un 50 por ciento más livianos con un nuevo conductor externo basado en nanotubos desarrollado por científicos de la Universidad de Rice.
El laboratorio Rice del profesor Matteo Pasquali ha desarrollado un recubrimiento que podría reemplazar la trenza de cobre recubierta de estaño que transmite la señal y protege el cable de interferencias electromagnéticas. La trenza de metal es el componente más pesado de los cables de datos coaxiales modernos.
La investigación aparece este mes en la revista American Chemical Society Materiales e interfaces aplicados de ACS .
Reemplazo del conductor externo con Rice's flexible, El revestimiento de alto rendimiento beneficiaría a aviones y naves espaciales, en el que el peso y la resistencia de los cables portadores de datos son factores importantes en el rendimiento.
La científica investigadora del arroz Francesca Mirri, autor principal del artículo, hizo tres versiones del nuevo cable variando el espesor de nanotubos de carbono del recubrimiento. Encontró que el más grueso, aproximadamente 90 micrones, aproximadamente el ancho del cabello humano promedio, cumplían con los estándares de grado militar para el blindaje y también eran los más robustos; manejó 10, 000 ciclos de flexión sin que ello afecte negativamente al rendimiento del cable.
"Los cables coaxiales actuales deben utilizar una trenza metálica gruesa para cumplir con los requisitos mecánicos y la conductancia adecuada, ", Dijo Mirri." Nuestro cable cumple con los estándares militares, pero somos capaces de ofrecer la fuerza y la flexibilidad sin el volumen ".
Reemplazar el conductor exterior trenzado en cables de datos coaxiales con una capa de nanotubos de carbono conductores ahorra un peso significativo, según investigadores de la Universidad de Rice. Crédito:Laboratorio Pasquali / Universidad Rice
Los cables coaxiales constan de cuatro elementos:un núcleo de cobre conductor, una funda de polímero eléctricamente aislante, un conductor exterior y una camisa de polímero. El laboratorio de Rice reemplazó solo el conductor externo recubriendo los núcleos revestidos con una solución de nanotubos de carbono en ácido clorosulfónico.
En comparación con los intentos anteriores de utilizar nanotubos de carbono en cables, este método produce un conductor más uniforme y tiene un mayor rendimiento, Dijo Pasquali. "Este es uno de los pocos casos en los que puedes tener tu pastel y comértelo, también, ", dijo." Obtuvimos un mejor procesamiento y un mejor rendimiento ".
Reemplazar el conductor de metal trenzado con el recubrimiento de nanotubos eliminó el 97 por ciento de la masa del componente, Dijo Mirri.
La científica investigadora de Rice University, Francesca Mirri, sostiene un cable de datos coaxial estándar (abajo) y un cable nuevo con un conductor externo de nanotubos de carbono. Reemplazar el conductor exterior de metal trenzado con un recubrimiento conductor de nanotubos hace que el cable sea un 50 por ciento más liviano, Dijo Mirri. Crédito:Jeff Fitlow / Rice University
Dijo que el laboratorio está trabajando en un método para aumentar la producción. El laboratorio se basa en su experiencia en la producción de fibras basadas en nanotubos de alto rendimiento.
"Es un proceso muy similar, "Dijo Mirri." Sólo tenemos que sustituir la salida de la configuración de extrusión de fibra con una matriz de recubrimiento de alambre. Estos son procesos de alto rendimiento que se utilizan actualmente en la industria de los polímeros para fabricar una gran cantidad de productos comerciales. La Fuerza Aérea parece muy interesada en esta tecnología, y actualmente estamos trabajando en un proyecto de Investigación de Innovación para Pequeñas Empresas con el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea para ver hasta dónde podemos llegar ".
