Superman es famoso por hacer un diamante triturando un trozo de carbón en su mano, pero los científicos de la Universidad de Rice están empleando una táctica diferente.

Los científicos de materiales de arroz están fabricando nanodiamantes y otras formas de carbono rompiendo nanotubos contra un objetivo a altas velocidades. Los nanodiamantes no harán rico a nadie, pero el proceso de fabricación enriquecerá el conocimiento de los ingenieros que diseñan estructuras que resisten el daño de los impactos de alta velocidad.

Los diamantes son el resultado de un estudio detallado sobre la fractura balística de nanotubos de carbono a diferentes velocidades. Los resultados mostraron que tales impactos de alta energía causaron que los enlaces atómicos en los nanotubos se rompieran y, a veces, se recombinaran en diferentes estructuras.

El trabajo dirigido por los laboratorios de los científicos de materiales Pulickel Ajayan en Rice y Douglas Galvao en la Universidad Estatal de Campinas, Brasil, está destinado a ayudar a los ingenieros aeroespaciales a diseñar materiales ultraligeros para naves espaciales y satélites que puedan resistir los impactos de proyectiles de alta velocidad como micrometeoritos.

La investigación aparece en la revista American Chemical Society Materiales e interfaces aplicados de ACS .

Saber cómo se pueden recombinar los enlaces atómicos de los nanotubos dará a los científicos pistas para desarrollar materiales ligeros reorganizando esos enlaces. dijo el coautor principal y estudiante graduado de Rice, Sehmus Ozden.

"Los satélites y las naves espaciales corren el riesgo de sufrir varios proyectiles destructivos, como micrometeoritos y desechos orbitales, "Dijo Ozden." Para evitar este tipo de daño destructivo, necesitamos peso ligero, Materiales flexibles con extraordinarias propiedades mecánicas. Los nanotubos de carbono pueden ofrecer una solución real ".

Los investigadores empaquetaron nanotubos de carbono de paredes múltiples en gránulos esféricos y los dispararon a un objetivo de aluminio en una pistola de gas ligero de dos etapas en Rice. y luego analizó los resultados de los impactos a tres velocidades diferentes.

A lo que los investigadores consideraron una baja velocidad de 3,9 kilómetros por segundo, Se encontró que un gran número de nanotubos permanecían intactos. Algunos incluso sobrevivieron a impactos de mayor velocidad de 5,2 kilómetros por segundo. Pero se encontraron muy pocas entre las muestras aplastadas a una hipervelocidad de 6,9 ​​kilómetros por segundo. Los investigadores encontraron que muchos, si no todos, de los nanotubos divididos en nanocintas, confirmando experimentos anteriores.

Coautor Chandra Sekhar Tiwary, un investigador postdoctoral de Rice, señaló que los pocos nanotubos y nanocintas que sobrevivieron al impacto a menudo se soldaron entre sí, como se observa en las imágenes del microscopio electrónico de transmisión.

"En nuestro informe anterior, Demostramos que los nanotubos de carbono forman nanocintas de grafeno en un impacto a hipervelocidad, ", Dijo Tiwary." Esperábamos obtener nanoestructuras de carbono soldadas, pero también nos sorprendió observar el nanodiamante ".

La orientación de los nanotubos entre sí y en relación con el objetivo y el número de paredes del tubo fueron tan importantes para las estructuras finales como la velocidad, Dijo Ajayan.

"El trabajo actual abre una nueva forma de fabricar materiales de tamaño nanométrico utilizando impacto de alta velocidad, "dijo el co-autor principal Leonardo Machado de la selección de Brasil.