Fibras de nanotubos de carbono super fuertes

Los nanotubos de carbono tejidos para formar largas fibras similares a hilos podrían llegar incluso a superar a los materiales a prueba de balas más resistentes del mercado, pero se ha comprobado que convertir los nanotubos en este tipo de materiales supone todo un reto.

Ahora, según un artículo publicado esta semana en Technology Review, un equipo de investigadores afirma haber mejorado el método de elaboración de estas fibras. Según ellos, pueden sacarlas de un horno caliente más rápido, lograr una mejor alineación de los nanotubos y mejorar considerablemente su resistencia. Aunque, de momento, las fibras de nanotubos se pueden hacer solo en pequeños lotes –y, según los expertos, solo de corta longitud— se muestran muy prometedoras para el desarrollo de materiales elásticos ultraresistentes, con posibles aplicaciones que van desde chalecos antibala a perforaciones petrolíferas.

Alan Windle, profesor de ciencias de los materiales de la Universidad de Cambridge, en Inglaterra, fabricó y probó las nuevas fibras de nanotubos junto con investigadores del Natick Soldier Research Development Center, de Massachusetts, EEUU. Windle y sus colegas tiraron de las fibras de nanotubos, observando que las más débiles se rompían a tensiones de alrededor de 1 gigapascal, lo que las equipara al acero.

Las fibras de nanotubos de carbono con los mejores resultados se rompieron a unos 6 gigapascales, lo que supera la resistencia de algunos materiales utilizados en los chalecos antibala, como el Kevlar. Estas nanofibras igualaron las resistencias más elevadas, registradas para dos de los materiales más fuertes del mercado, Zylon y Dyneema, también utilizados en chalecos antibala. Una única fibra de nanotubos extremadamente resistente rompió las estadísticas, llegando a los 9 gigapascales de tensión (mucho más que cualquier otro material) antes de romperse.

“Estamos complacidos con los resultados, pero no sorprendidos”, señala Windle. “Se sabe que las propiedades de los nanotubos a título individual son cinco veces mejores”, añade, “lo que hace que sea optimista. Todavía se puede mejorar mucho”.
Para elaborar las fibras, los investigadores utilizaron un método descubierto por el equipo de Windle en el 2004, según el cual un horno vaporiza carbono y produce un raudal de nanotubos. Cuando estos nanotubos son capturados en el aire y tejidos y enrollados en una bobina, forman una fibra compuesta por miles de millones de moléculas alineadas a lo largo del nanotubo.

Modificando la temperatura del horno y ajustando la velocidad a la que suelta la fibra, los investigadores optimizaron el proceso, obteniendo fibras 0,3 veces más resistentes que las elaboradas por otros grupos de investigación. Según los investigadores la mejora se debe principalmente a que con el nuevo método, los nanotubos se alinean mejor y se unen entre sí con más fuerza. También añadieron un paso para hacer las fibras más densas.

La principal aplicación posible es, según Windle, la de los chalecos antibala, pero si estas fibras valen o no para dicha función “no se sabrá hasta que hagamos suficientes fibras para elaborar un tejido y disparar una bala contra él”, añade. Otra pasibilidad sería su uso en perforaciones petrolíferas.