Investigadores del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT), Instituto Tecnológico de Materiales de Carbono Superduro y Novedoso (TISNCM), Universidad Estatal Lomonosov de Moscú (MSU), y la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología MISiS han demostrado que se puede producir un material ultra + fuerte "fusionando" nanotubos de carbono de paredes múltiples. Los resultados de la investigación se han publicado en Letras de física aplicada .

Según los científicos, un material de ese tipo es lo suficientemente fuerte como para soportar condiciones muy duras, haciéndolo útil para aplicaciones en la industria aeroespacial, entre otros.

Los autores del artículo realizaron una serie de experimentos para estudiar el efecto de la alta presión en los nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWCNT). Además, simularon el comportamiento de los nanotubos en celdas de alta presión, encontrar que la deformación por esfuerzo cortante en las paredes exteriores de los MWCNT hace que se conecten entre sí como resultado de las reordenaciones estructurales en sus superficies exteriores. Los nanotubos concéntricos internos, sin embargo, retienen su estructura por completo; simplemente se encogen bajo presión y recuperan su forma una vez que se libera la presión.

La característica principal de este estudio es que demuestra la posibilidad de un enlace covalente entre tubos dando lugar a nanotubos multipared interconectados (polimerizados); estos nanotubos son más baratos de producir que sus homólogos de pared simple.

"Estas conexiones entre los nanotubos solo afectan la estructura de las paredes exteriores, mientras que las capas internas permanecen intactas. Esto nos permite conservar la notable durabilidad de los nanotubos originales, "dice el profesor Mikhail Y. Popov del Departamento de Física Química y Molecular del MIPT, quien dirige el Laboratorio de Nanomateriales Funcionales de TISNCM.

Se utilizó una celda de yunque de diamante de corte (SDAC) para el tratamiento a presión de los nanotubos. Los experimentos se realizaron a presiones de hasta 55 GPa, que es 500 veces la presión del agua en el fondo de la Fosa de las Marianas. La celda consta de dos diamantes, entre los cuales se pueden comprimir muestras de un material. El SDAC se diferencia de otros tipos de celdas en que puede aplicar una deformación por cizallamiento controlada al material girando uno de los yunques. La muestra en un SDAC se somete así a una presión que tiene tanto un componente hidrostático como un componente de cizallamiento. Usando simulaciones por computadora, los científicos encontraron que estos dos tipos de estrés afectan la estructura de los tubos de diferentes maneras. El componente de presión hidrostática altera la geometría de las paredes de los nanotubos de manera compleja, mientras que el componente de esfuerzo cortante induce la formación de sp ³ -regiones amorfizadas hibridadas en las paredes exteriores, conectándolos a los tubos de carbono vecinos mediante enlace covalente. Cuando se quita el estrés, se restaura la forma de las capas internas de los tubos multipared conectados.

Los nanotubos de carbono tienen una amplia gama de aplicaciones comerciales en virtud de su mecánica única, propiedades térmicas y de conducción. Se utilizan en pilas y acumuladores, pantallas táctiles de tabletas y teléfonos inteligentes, células solares, revestimientos antiestáticos, y marcos compuestos en electrónica.