Grafene e Nanotubi in fibra di carbonio si possono usare per strutture ?

job88

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Sento molto parlare di questi 2 materiali, a partire dall'essere il miglior conduttore di calore in assoluto per quanto riguarda il grafene, e alle doti strutturali dei nanotubi in fibra, con citazioni del tipo che queste leghe posson essere fisicamente fino a 100 volte più resistenti dell'acciaio.
ora mi chiedo in primis come mai non vengono usati per produrre strutture o in ambiti dissipativi, come radiatori super efficienti o utilizzarli nell'edilizia o nella costruzioni di mezzi?

Inoltre che cosa si intende per resistente ? ( solamente resistenze senza altre parole )
 
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Andretti60

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Vero, sono materiali resistentissimi (qui per "resistenti" si intende quanto sforzo possono sopportare prima di rompersi, in base a test standardizzati). Il problema e' che la loro produzione costa per il momento un occhio della testa, e quindi non possono essere ancora usati a livello di costruzioni di massa. C'e' quindi una grande corsa nella ricerca per trovare un modo economico di produrli (sembra ci siano buone possibilita')
 
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gronag

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Allo stato attuale, le applicazioni del grafene e dei nanotubi sono, per così dire, "limitate" all'ambito della cosiddetta "nanoelettronica" che, a breve, sostituirà la microelettronica al Silicio (ad es., i nuovi Ivy Bridge della Intel utilizzano transistor 3D a Tri-Gate da 22nm ma ci stiamo avvicinando al limite fisico dei 7nm, per quanto riguarda le dimensioni, al di sotto del quale è impossibile spingersi con l'attuale tecnologia al Silicio) ma è chiaro che i campi di utilizzo di questi nuovi materiali saranno molteplici e si estenderanno a diversi settori scientifici.
Il grafene ha un'altissima conducibilità elettrica (1.5 m^2/V*s mentre per il Si è 0.15 m^2/V*s) già a temperatura ambiente e una resistenza meccanica molto alta.
Un transistor al grafene non ha praticamente GAP, cioè in pratica non c'è divario tra la banda di valenza e la banda di conduzione, il che lo rende adatto all'elaborazione di segnali analogici in cui non c'è bisogno di commutazioni di segnali digitali di tipo ON-OFF.
Altre applicazioni dei nanotubi riguardano la costruzione di transistor FET (ad effetto di campo) velocissimi, memorie FLASH molto più veloci di quelle attuali e sensori a gas ma molti problemi, primo fra tutti quello legato al controllo delle caratteristiche geometriche di queste nanostrutture, sono ancora irrisolti.
Ricordo anche, a proposito, che ci sono difficoltà di progettazione di chip tridimensionali in quanto il grafene ha una struttura monodimensionale.
Ciao a tutti ;)

P.S. Grazie anche ad Andretti60 per il suo prezioso contributo :ok:
 

job88

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si ma per resistenza si intende che si piega parecchio senza spezzarsi o implica anche una certa condizione di rigidità ?
 

gronag

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si ma per resistenza si intende che si piega parecchio senza spezzarsi o implica anche una certa condizione di rigidità ?

Resistenza meccanica e rigidezza sono due proprietà fisiche (meccaniche) diverse che hanno anche unità SI differenti: la resistenza meccanica è la forza (intesa come sforzo) massima che un materiale sopporta prima di rompersi in seguito a diversi tipi di sollecitazioni (trazione, compressione, flessione, ecc.) mentre la rigidezza è la resistenza che un corpo ha rispetto ad una deformazione elastica dovuta ad una forza e dipende non solo dal materiale ma anche dal tipo di vincolo applicato.
In genere resistenza meccanica e rigidezza non aumentano di pari passo.
Ciao job88 ;)
 

job88

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Quindi sarebbe possibile creare telai o strutture molto più sottili e leggere ?
Oltre magari anche mezzi di trasporto e per le componenti di motori ?
 
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gronag

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Al momento si parla di micro-strutture: l'alta conducibilità del grafene lo rende adatto, ad esempio, per alcuni tipi di batterie mentre l'alta resistenza e la leggerezza può essere utile per diversi componenti micro-meccanici.
Non dimentichiamoci, però, dell'elevato rapporto superficie/volume del grafene che lo rende utile anche alla realizzazione, al pari della fibra di carbonio, di materiali cosiddetti compositi (tipo alcuni polimeri).
In realtà la struttura delle fibre di carbonio è simile a quella di fogli di grafene a simmetria esagonale e sappiamo bene che la fibra di carbonio è utilizzata principalmente per "rinforzare" materiali compositi come i polimeri plastici.
Ciao job88 ;)
 

job88

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Si ha un idea di costi di produzione in situazioni confrontabili con altri materiali ?
 

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