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I cavi elettrici formati dai nanotubi al carbonio si preparano a sostituire quelli in rame. Per la prima volta un gruppo di ricercatori della Rice University è riuscito a realizzare cavi basati su nanotubi al carbonio capaci di trasportare una quantità di energia simile a quella dei fili in rame.
L'uso di queste nuove soluzioni potrebbe essere davvero utile in veicoli e aerei, ma anche nei computer. È dagli anni '80 che gli esperti in nanotecnologie di tutto il mondo stanno cercando di sostituire il rame con i nanotubi, ma mentre questi sono singolarmente più resistenti meccanicamente e conduttivi del rame, quando sono messi insieme perdono tutte queste caratteristiche.
I professori Pulickel Ajayan e Enrique Barrera della Rice sono finalmente riusciti a cambiare le cose. I loro "nanocavi" hanno proprietà senza precedenti. Sono meccanicamente forti e conservano abbastanza flessibilità da essere annodati e intrecciati insieme così da realizzare tratti di filo abbastanza lunghi.
Possono trasportare circa 100.000 ampere di corrente per centimetro quadrato di materiale, circa lo stesso quantitativo dei fili in rame, ma con un peso pari a un sesto. Inoltre, hanno mostrato una densità di corrente superiore a quella del rame, il che significa che dovrebbero essere in grado di trasportare più energia su lunghe distanze senza disperderla in calore. Infine, poiché sono fatti di carbonio e non di metallo, non si corrodono.
Tutto questo però non sarebbe stato possibile senza i nanotubi a doppia parete sviluppati dalla Tsinghua University di Pechino. Gli elettroni si muovono tra i singoli nanotubi molto rapidamente, ma la corrente rallenta quando gli elettroni devono saltare da un nanotubo all'altro. Più lunghi sono i nanotubi, minori sono i salti che questi elettroni devono compiere in un filo di una specifica lunghezza.
Il processo di realizzazione dei nanocavi prende il via con una massa di nanotubi a parete doppia trattata per rimuovere le impurità . I ricercatori aggiungono acido solforico ai nanotubi in modo che possano diffondersi in una pellicola sottile. In seguito afferrano il bordo della pellicola con una pinzetta per realizzare una fibra, tirando con una forza costante per ottenere un cavo lungo.
In futuro useremo meno rame?
L'acido viene rimosso dal cavo e quanto resta viene esposto a vapore di iodio ad alte temperature. Lo iodio penetra all'interno dei nanotubi presenti nel cavo e ne aumenta la conduttività senza compromettere le proprietà meccaniche. Inoltre, la conducibilità non risente dell'annodamento dei cavi per ottenere lunghezze maggiori.
Per dimostrare il successo di questo procedimento, i ricercatori hanno usato un cavo per alimentare una lampadina fluorescente da una presa a muro, lasciandola accesa per giorni. Come abbiamo detto però questa ricerca è utile per numerosi settori, non a caso la Boeing è tra le aziende che ha sovvenzionato il lavoro del team della Rice.
In questo momento i ricercatori sono concentrati sulla produzione in volumi e stanno parlando con diverse aziende per procedere alla commercializzazione. Tuttavia il professor Ajayan ritiene che ci sia spazio per fare ulteriori progressi usando nanotubi a singola parte, che sono intrinsecamente più conduttivi, anche se più difficili da usare per realizzare le fibre.