Hilo de nanotubos de carbono, músculo y láminas transparentes

Nanotubos de carbono
Los nanotubos de carbono (CNT) tienen alta resistencia y módulo, alta conductividad eléctrica y térmica, son estables a temperaturas relativamente altas y bajas. Los nanotubos individuales pueden ser 100 veces más resistentes que el acero.
Para explotar eficazmente las propiedades excepcionales de los nanotubos individuales en diversas aplicaciones, es necesario fabricar hilos continuos de CNT puro e hilos compuestos de alto contenido de CNT.
Fibras de PAN reforzadas con MWCNT y los hilos de bambú continuos de CNT / celulósico se pueden utilizar para fabricar productos multifuncionales rellenos de CNT mediante electrohilado. Este proceso puede proporcionar mejoras significativas de las propiedades mecánicas, térmicas y eléctricas del hilo mediante la incorporación de CNT en las nanofibras. Las fibras SWCNT también se pueden fabricar a partir de soluciones de cristal líquido para obtener fibras CNT limpias y continuas.
Fabricación de hilo CNT
Se puede fabricar un hilo continuo de fibra CNT que utiliza múltiples hilos de nanotubos de carbono de doble pared de alta pureza en un reactor de flujo de gas CVD horizontal con densificación de vapor de agua mediante el proceso de hilado. El vapor de agua se utiliza para obtener un encogimiento homogéneo del conjunto CNT en forma de calcetín con hilo denso de espesor 1-3 mm y estructura altamente porosa (99%) con propiedades mecánicamente fuertes y eléctricamente conductoras. El hilo CNT puede tener un bobinado continuo bien controlado. El hilo se puede infiltrar con polímeros para formar un compuesto y mezclar con otros hilos para formar una mezcla que se utilizará para diversas aplicaciones estructurales y funcionales basadas en CNT.
Músculos artificiales hechos de CNT
Los nanotubos de carbono se pueden usar para construir músculos artificiales, ya que los CNT se pueden convertir en hilos que son cilindros huecos sin costura hechos de las capas de grafito.
Los investigadores afirman que los músculos artificiales desarrollados por ellos pueden proporcionar contracciones grandes y ultrarrápidas para levantar pesos que son 200 veces más pesados ​​de lo que es posible para un músculo natural del mismo tamaño. Pero en la actualidad, el músculo artificial no es adecuado para reemplazar directamente los músculos del cuerpo humano.
Fabricación de músculos CNT
Los músculos artificiales se fabrican mediante la infiltración de una cera de parafina que cambia de volumen en un hilo trenzado de nanotubos de carbono. Calentar el hilo relleno de cera, ya sea eléctricamente o con un destello de luz, hace que la cera se expanda, el volumen del hilo aumente y la longitud del hilo se contraiga.
El aumento de volumen del hilo y la disminución de la longitud se deben a que de la estructura helicoidal que se produce al retorcer el hilo.
Aplicaciones de los músculos
Estos músculos del hilo son simples y tienen un alto rendimiento y la contracción o actuación muscular puede ser ultrarrápida, ocurriendo en 25 milésimas de segundo tanto para la actuación como para la inversión. Se pueden utilizar para diversas aplicaciones en robots, catéteres para cirugía mínimamente invasiva, micromotores y mezcladores para microcircuitos fluídicos, sistemas ópticos sintonizables, microválvulas, posicionadores e incluso juguetes.
Láminas de Nanotubos de Carbono
Hay dificultades para ensamblar billones de nanotubos en objetos de tamaño macro sin el uso de aglutinantes. Este aspecto ha retrasado el crecimiento de aplicaciones prácticas.
Mediante la rotación simultánea de nanotubos de carbono en matrices de nanotubos orientadas verticalmente (bosques) se pueden formar láminas transparentes anchas y largas. Estas láminas de nanotubos autoportantes se forman inicialmente como un aerogel altamente anisotrópico de conducción electrónica que puede densificarse en láminas delgadas y resistentes. Estas láminas de nanotubos se han utilizado para la unión por microondas de plásticos y para la fabricación de electrodos transparentes y altamente elastoméricos; fuentes planas de radiación polarizada de banda ancha; realización de apliques; y diodos emisores de luz orgánicos flexibles.