p Pesquisadores do Instituto de Física e Tecnologia de Moscou (MIPT), Instituto Tecnológico de Superhard e Novos Materiais de Carbono (TISNCM), Lomonosov Moscow State University (MSU), e a Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia MISiS demonstraram que um material ultra- + forte pode ser produzido pela "fusão" de nanotubos de carbono de paredes múltiplas. Os resultados da pesquisa foram publicados em Cartas de Física Aplicada . p De acordo com os cientistas, um material desse tipo é forte o suficiente para suportar condições muito adversas, tornando-o útil para aplicações na indústria aeroespacial, entre outros.

p Os autores do artigo realizaram uma série de experimentos para estudar o efeito da alta pressão em nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNTs). Além disso, eles simularam o comportamento do nanotubo em células de alta pressão, descobrir que a tensão de cisalhamento nas paredes externas dos MWCNTs faz com que eles se conectem entre si como resultado dos rearranjos estruturais em suas superfícies externas. Os nanotubos concêntricos internos, Contudo, retêm sua estrutura completamente - eles simplesmente encolhem sob pressão e restauram sua forma assim que a pressão é liberada.

p A principal característica deste estudo é que ele demonstra a possibilidade de ligação covalente intertubular dando origem a nanotubos de paredes múltiplas interconectados (polimerizados); esses nanotubos são mais baratos de produzir do que seus equivalentes de parede única.

p "Essas conexões entre os nanotubos afetam apenas a estrutura das paredes externas, enquanto as camadas internas permanecem intactas. Isso nos permite manter a durabilidade notável dos nanotubos originais, "diz o Prof. Mikhail Y. Popov do Departamento de Física Molecular e Química do MIPT, que chefia o Laboratório de Nanomateriais Funcionais do TISNCM.

p Uma célula de bigorna de diamante de cisalhamento (SDAC) foi usada para o tratamento de pressão dos nanotubos. Os experimentos foram realizados em pressões de até 55 GPa, que é 500 vezes a pressão da água no fundo da Fossa das Marianas. A célula consiste em dois diamantes, entre as quais as amostras de um material podem ser comprimidas. O SDAC é diferente de outros tipos de células porque pode aplicar uma deformação por cisalhamento controlada ao material girando uma das bigornas. A amostra em um SDAC é, portanto, submetida a pressão que tem um componente hidrostático e um de cisalhamento. Usando simulações de computador, os cientistas descobriram que esses dois tipos de estresse afetam a estrutura dos tubos de maneiras diferentes. O componente de pressão hidrostática altera a geometria das paredes do nanotubo de uma maneira complexa, ao passo que o componente de tensão de cisalhamento induz a formação de sp ³ - regiões amorfizadas hibridizadas nas paredes externas, conectando-os aos tubos de carbono vizinhos por meio de ligação covalente. Quando o estresse é removido, a forma das camadas internas dos tubos multifilares conectados é restaurada.

p Os nanotubos de carbono têm uma ampla gama de aplicações comerciais em virtude de sua mecânica única, propriedades térmicas e de condução. Eles são usados ​​em baterias e acumuladores, telas sensíveis ao toque de tablets e smartphones, células solares, revestimentos antiestáticos, e quadros compostos em eletrônica.