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Spazio e Scienze

Ascensore spaziale a rischio, nanotubi di carbonio inadatti

Se un giorno avremo un ascensore spaziale forse non sarà costruito con i nanotubi di carbonio. Una ricerca ha infatti stabilito che al momento non sono il materiale adeguato per questo tipo di progetti avveniristici. In passato abbiamo parlato più volte dell'utilità che avrebbero gli ascensori spaziali e dei molti progetti allo studio, di cui la maggior parte faceva affidamento proprio sul CNT (Carbon nanotube).

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Come aveva spiegato un responsabile della ricerca di una delle aziende coinvolte, l'idea di usare i nanotubi di carbonio veniva dal fatto che "la resistenza alla trazione è quasi un centinaio di volte più alta rispetto a quella di un cavo d'acciaio".

La resistenza è dovuta alla loro struttura atomica, composta da un singolo livello di atomi di carbonio bloccati in griglie esagonali. Studi teorici suggeriscono che un singolo CNT possa avere una resistenza alla trazione di 100 gigapascal (GPa). Il problema è che i processi di produzione di nanotubi in questo momento sono passibili di difetti, e basta un solo atomo fuori posto per produrre "corde" con punti di forza molto più bassi.

A scoprirlo è stato il professore Feng Ding dell'Hong Kong Polytechnic University, che insieme ai colleghi ha effettuato una simulazione mettendo un solo atomo fuori posto, e ha riscontrato che questa variazione è sufficiente per trasformare due degli esagoni in un pentagono e un ettagono, e creare un'imperfezione nel tubo che è sufficiente ad abbassare la forza di un CNT a 40 GPa. L'imperfezione infatti agisce come un punto debole nel tubo, che porta i legami carbonio-carbonio normalmente forti a rompersi facilmente. Una volta che questo accade c'è un effetto a catena che porta gli esagoni adiacenti a rompersi e a compromettere l'intero tubo. Una sorta di effetto domino insomma.

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Il risultato è quindi che un solo un atomo fuori posto è sufficiente per indebolire un intero cavo in fibra di carbonio. Se la produzione fosse perfetta il problema non si porrebbe, ma come ha spiegato Ding "la maggior parte dei CNT prodotti in serie al momento è altamente difettosa, e nanotubi di carbonio di alta qualità sono difficili da produrre in grandi quantità".

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Una pessima notizia per chi sta progettando un ascensore spaziale, che secondo le stime avrebbe bisogno di una resistenza alla trazione di 50 GPa. I nanotubi di carbonio sembravano una soluzione promettente, ma la ricerca di Ding suggerisce che non funziona, "a meno di grandi scoperte sulla sintesi CNT".

In sostanza, sembra che basti un atomo per far fallire l'idea di un ascensore spaziale!