Se denominan nanotubos a estructuras con forma tubular, cuyo diámetro es del tamaño de un nanómetro (longitud que equivale a una mil millonésima parte de un metro, 0,000000001 m). Estos nanotubos pueden estar fabricados por distintos materiales como son el silicio o nitruro de boro, pero el más común es el carbono, por eso se habla de nanotubos de carbono con más frecuencia.
Los nanotubos se componen
de una o varias láminas de grafito u otro material como el diamante (forma
alotrópica del carbono)enrolladas sobre sí mismas. Algunos nanotubos están
cerrados por media esfera de fullereno (tercera forma molecular más importante
del carbono), y otros no están cerrados. Existen nanotubos monocapa o pared simple (un sólo
tubo) y multicapa (varios tubos metidos uno dentro de otro como por ejemplo las
muñecas rusas). Los nanotubos de una sola capa se llaman single wall nanotubes (SWNTS) y los de varias
capas, multiple wall nanotubes (MWNT).
PROPIEDADES DE LOS NANOTUBOS.
Entre sus propiedades podemos destacar:
Propiedades eléctricas: Los nanotubos tienen un gran margen de conductividad eléctrica. En ocasiones, pueden llegar a ser materiales semiconductores, y en otros momentos pueden ser superconductores. Este cambia depende de su diámetro, su torso y el número de capas por el que este compuesto. Estos últimos, los superconductores suelen ser utilizados para estudios de efectos cuánticos.
Propiedades mecánicas: La estabilidad y robustez de los enlaces de átomos de carbono proporciona a estos tubos la capacidad de ser la fibra más resistente que se puede fabricar hoy en día. Es un material que frente a intentos de deformación muy altos puede llegar a deformarse notablemente pero manteniéndose en un régimen elástico. En el caso de que apareciese alguna fractura, esta no se propagaría por todo el tubo sino que se queda localizada en esa zona. De todos modos, en la actualidad, se sigue estudiando acerca de estas propiedades para que puedan ser mejoradas.
Propiedades térmicas: En relación con sus propiedades eléctricas pueden llegar a tener una estabilidad térmica enorme (en temperatura ambiente pueden llegar a alcanzar los 2800 Cº).
Todas estas propiedades pueden modificarse encapsulando metales en el interior de los nanotubos o incluso gases. En este sentido, serían unos extraordinarios almacenes de hidrógeno.
APLICACIONES DE LOS NANOTUBOS
Electroquímicas: Este tipo de aplicaciones son posibles gracias a la gran superficie que tienen y su baja resistividad (resistencia eléctrica). Algún ejemplo dentro de este tipo de aplicaciones son:
-Supercondensadores: La función de estos aparatos se mide en términos de potencia y densidad de energía almacenada. Los
supercondensadores mejorados con nanotubos (tanto de pared simple o múltiple)
combinan la larga durabilidad y alta potencia de los supercondensadores
comerciales con la mayor densidad de almacenamiento propia de las baterías
químicas. Por tanto, pueden ser utilizados en muchas aplicaciones de
almacenamiento de energía.
-Almacenamiento de hidrógeno: Esta aplicación es posible gracias a la gran superficie y estructura tubular. Los átomos de hidrógeno se añaden a los nanotubos por quimisorción, ya que los posibles enlaces del carbono pueden llegar a enganchar hasta 3 átomos de hidrógeno (el 4º enlace debe estar uniendo a otro carbono). Los nanotubos de doble capa pueden llegar a almacenar el doble que los nanotubos simples o de una capa. Está aplicación ha sido comprobada por varios experimentos realizados en universidades y centros de investigación especializados.
-Celdas solares: Los nanotubos se cree que pueden ser eficaces en la conversión de energía solar en eléctrica. Para ello se deben de ensamblar nanotubos en células solares.
Electrónicas: Dentro de este campo de aplicaciones los nanotubos de carbono hacen la competencia a los hechos de silicio. Pero conviene más utilizar los de carbono ya que en dispositivos electrónicos se busca la ligereza, la velocidad de proceso y que cuanto más diminutos mejor. Entre los dispositivos fabricados con nanotubos de carbono destacan:
-Transistores: Dadas las propiedades eléctricas de los nanotubos se puede conseguir que los electrones y la corriente en estos dispositivos sea mucho más rápida. El voltaje inicial es bajo y la conductividad del nanotubo hace que aumente notablemente. La velocidad que se puede alcanzar es 4 veces mayor que la de procesadores actuales.
-Memorias: Sobre todo las memorias RAM de dispositivos electrónicos. Los nanotubos mejorarían la capacidad de almacenamiento de la información, pero sobre todo mejoraría la velocidad a la hora de transmitir esa información.
Medicina: Gracias a su fuerza, su flexibilidad y su poco peso, pueden ayudar a suportar huesos a pacientes de enfermedades como la osteoporosis y huesos rotos. Estos nanotubos según distintos estudios pueden ser mejores y más eficientes que las prótesis que se utilizan en la actualidad. Tal vez en un futuro este material pueda reemplazar las prótesis y formar así huesos que nos permitan llevar una vida normal.
Genética: Con estos materiales y años de investigación se podrá llevar a cabo cuidados para enfermedades genéticas. Ya se han logrado localizar muchos de los genes relacionados con ciertas enfermedades ahora se trata de reemplazarlos y así prevenir este tipo de enfermedades. En este aspecto los nanotubos pueden ayudar a la transmisión y transporte de genes sanos al organismo.
Esta última aplicación aún se encuentra en un despertar y necesita mucho tiempo de investigación y desarrollo.
Otra serie de aplicaciones industriales de los nanotubos pueden ser biomedicina, automóviles, aeroespacio, tintas conductoras, etc. Aún así, los nanotubos de carbono, al igual que el resto de nuevos materiales que tratamos en nuestro blog están apareciendo hoy en día. Lo que quiere decir que les queda mucho tiempo de desarrollo para llegar a obtener toda la información y las aplicaciones posibles.
Espero que os haya servido y gustado esta entrada, un saludo. Carlos Vicente García.
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