Quale materiale ha la resistenza più a trazione?

Il materiale con la resistenza maggiore è la fibra di nanotubi di carbonio.È anche il materiale più rigido noto, con un modulo elastico tremendamente alto, il che significa che non si estende facilmente.I nanotubi di carbonio possono essere visualizzati come fogli di grafene arricciati in cilindri solo una molecola.

Questi cilindri possono avere pareti singole (SWNT o nanotubi di carbonio a parete singola) o pareti multiple (MWNT o nanotubi di carbonio a più pareti).Nanotubi di carbonio a più pareti sono stati misurati come materiale con la resistenza più trazione di tutti, misurando a 63 GPa (gigapascal) per i test su scala atomica, ben al di sotto del massimo teorico di 300 GPa.Gli scienziati non sono ancora stati in grado di produrre questa resistenza alla trazione nei materiali sfusi, sebbene il lavoro sia in corso e sembra probabile un successo eventuale.

Contrariamente ai nanotubi di carbonio, l'acciaio ad alto contenuto di carbonio ha una resistenza alla trazione di circa 1,2 GPa.La fibra di nanotubi di carbonio sfusa è stata creata con una resistenza alla trazione di 1,6 GPa, che è la resistenza più trazione di qualsiasi fibra, naturale o artificiale, di oltre un ordine di grandezza.Ulteriori miglioramenti di un altro ordine di grandezza sembrano plausibili nei prossimi decenni.La fibra di nanotubo di carbonio è così forte che un cordone di fibra di 50.000 km (31.070 miglia) potrebbe essere esteso dalla superficie terrestre in orbita geosincrona e non si romperà.Questo concetto è noto come un ascensore spaziale.

Nel maggio 2007, i ricercatori finanziati dalla Marina degli Stati Uniti sono riusciti a produrre nanotubi di carbonio con una lunghezza superiore a 2 mm, i più lunghi.Il rapporto di larghezza di lunghezza di questi nanotubi è di circa 900.000 a 1. La marina è comprensibilmente interessata alle fibre con la resistenza più trazione possibile, in quanto utilizza le corde per numerosi scopi come ormeggio, fissaggio di carico, ecc.ROV (veicoli a remoto gestiti) per pesare di più, viaggiare più in profondità ed essere più affidabili alle loro stazioni base, rilevanti alla luce di un ROV giapponese da $ 15 milioni, tra i più avanzati al mondo, che è stato recentemente perso nel corso di unforte tempesta.Pertanto le fibre con la forza più a trazione aumenterebbero la nostra capacità di esplorare i pavimenti oceanici.

Benefici simili potrebbero propagare in tutti i settori dell'ingegneria e del design.I ponti potrebbero essere resi molto più forti, se la fibra di nanotubi di carbonio diventasse più conveniente.Attualmente costa centinaia o migliaia di dollari per grammo, ma il costo è diminuito in modo esponenziale negli ultimi anni.