Se
le atribuye oficialmente a Sumio Iijima, en 1968 los nanotubos de carbono, que son una forma
alotrópica del carbono, como el diamante, el grafito o los fullerenos. Su
estructura puede considerarse procedente de una lámina de grafito enrollada
sobre sí misma. Aunque según algunos antecedentes históricos, los nanotubos de
carbono habrían sido descritos desde 1889 por Hugues y Chambers quienes
patentaron en Estados Unidos la fabricación de filamentos de carbono utilizando
como gases precursores hidrógeno y metano en un crisol de hierro.
Se le atribuye, por otro lado una fibra de carbono que fue preparada por Thomas Alba Edison en su búsqueda para encontrar un filamento incandescente para lo que después se conocería como foco. También 1892 Edison patentó su proceso para la producción de fibras de carbono en forma de bobina a partir de la pirolisis, que es un proceso causado por el calentamiento a altas temperaturas en ausencia de oxígeno de tallos de algodón y bambú, los cuales se convertían en filamentos muy resistentes de carbón que podían ser calentados por corriente encontrada (ohmnicamente). Por su parte, Schützenberger y Pelabon en 1890 y 1905 respectivamente, estudiaron filamentos de carbono mediante crecimiento de vapor producidos por la descomposición térmica de hidrocarburos. Y como esas las historias siguen y siguen, pero gracias a toda esa contribución del estudio de este alotropo de carbono enrrollado se fueron encontrando cualidades físicas que desarrollarían posteriormente la tecnología a pasos agigantados.
Otros métodos llevan el uso de láser para atacar un medio de grafito (si, como el de tu lápiz), en un medio con hidrocarburos, lo cual genera el asentamiento de los nanotubos en placas de metales aledaños, pero ya sea mediante laser, por deposición o descargas eléctricas, los nanotubos en sí mismo, guardan propiedades que no dependen solo de su síntesis sino de su forma estructural resultante.
Si te interesa saber más sobre estos increíbles nanomateriales que prometen cambiar por completo nuestro panorama, te dejamos algunas notas relacionadas que se han compartido anteriormente en Materia Gris, página de divulgación relacionada estrechamente con la nanotecnología y sus ramas de investigación.
" Nanotubos de carbono con agua como posible sistema de enfriamiento, (el agua permanece congelada dentro de ellos aún a mas de 100°C) "
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T. Koyama and M. Endo, “Structure and Growth Process of Vapor-Grown Carbon Fibers”, Japanese Journal of Applied Physics 42, 690-696 (1973).
T. Koyama, M. Endo and Y. Onuma; “Carbon Fibers Obtained by Thermal Decomposition of Vaporized Hydrocarbon”, Japanese Journal of Applied Physics 11, 445-449 (1972).
T. W. Ebbesen E. And P. M. Ajayan, “Large-scale synthesis of carbon nanotubes”, Nature 358, 220- 22 (1992)
Se le atribuye, por otro lado una fibra de carbono que fue preparada por Thomas Alba Edison en su búsqueda para encontrar un filamento incandescente para lo que después se conocería como foco. También 1892 Edison patentó su proceso para la producción de fibras de carbono en forma de bobina a partir de la pirolisis, que es un proceso causado por el calentamiento a altas temperaturas en ausencia de oxígeno de tallos de algodón y bambú, los cuales se convertían en filamentos muy resistentes de carbón que podían ser calentados por corriente encontrada (ohmnicamente). Por su parte, Schützenberger y Pelabon en 1890 y 1905 respectivamente, estudiaron filamentos de carbono mediante crecimiento de vapor producidos por la descomposición térmica de hidrocarburos. Y como esas las historias siguen y siguen, pero gracias a toda esa contribución del estudio de este alotropo de carbono enrrollado se fueron encontrando cualidades físicas que desarrollarían posteriormente la tecnología a pasos agigantados.
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Fig. 1- Imagen de
nanotubo de carbono obtenida por Oberlin y col.
En 1976
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El
desarrollo de los nanotubos de carbono de una sola capa o Single Wall Carbon Nanotubes (SWCNT) se vería oficialmente hasta
los años 70’s que fue la década en la que el estudio de este comenzó a partir
de distinto precursores (hidrocarburos o bióxido de carbono) y catalizadores de
síntesis metálicos (Fe, Ni, Co, etc.).
Los SWCNT fueron presentados en un documento por Oberlin, Koyama y Endo quienes presentaron lo que ahora
se conoce como CVD (Deposición química de vapor por sus siglas en inglés) un
proceso que hasta el día de hoy es uno de los más eficientes (para uso de
laboratorio) que existe.
Sintensís de CNT’s (Carbon Nanotubes)
Hay múltiples métodos de síntesis, cada uno generando un producto muy diferente en cuanto a cualidades físicas como en composición, algunos métodos como el método de Descarga de Arco, creada en 1991, funcionan mediante la aplicación de altas corrientes eléctricas y pueden generar nanotubos de forma masiva, aunque con un rango de producción de alrededor del 30% no llega a satisfacer la necesidad del mercado actual. Y aun cuando en 1992 Ebbesen, desarrollo un método de purificación, no se ha logrado un gran avance mediante esta técnica.Otros métodos llevan el uso de láser para atacar un medio de grafito (si, como el de tu lápiz), en un medio con hidrocarburos, lo cual genera el asentamiento de los nanotubos en placas de metales aledaños, pero ya sea mediante laser, por deposición o descargas eléctricas, los nanotubos en sí mismo, guardan propiedades que no dependen solo de su síntesis sino de su forma estructural resultante.
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Fig.
2- Comparativa de métodos de síntesis de: arco descarga, abrasión láser y deposición
de vapor, con observaciones y rendimiento de cada proceso.Tecnologías con CNT’s y propiedades.
Las aplicaciones de los nanotubos de carbono por sus propiedades son muy diversas, desde la nanoelectrónica hasta la biomedicina. Algunas de sus propiedades más importantes podrían considerarse: resistencia mayores a las los aceros de alta resistencia; su densidad, menor que la del aluminio; transmisión de calor mayor a la del diamante; estabilidad térmica mayor a los 2800°C que equivale casi al triple de la alcanzada por los materiales utilizados en los microchips actuales (resistencia aproximada: 600°C a 1000°C). Todas estas capacidades que parecieran de un supermaterial, son las que se han intentado explotar en la tecnología desde hace aproximadamente 10 años.
Con la creación de transistores y pantallas a base de nanotubos de carbono solo hacía falta la generación de capacitores (centros de almacenamiento de energía) flexibles para la aplicación.
Actualmente un equipo del Instituto Tecnológico de Nueva Jersey (NJIT) ha desarrollado una batería flexible para dispositivos móviles que utilizan nanotubos de carbono. En lugar de utilizar una técnica de impresión electrónica costosa para las baterías flexibles, como algunas pruebas de concepto anteriores, los investigadores NJIT han adaptado arquitecturas estándars de baterías electroquímicas a los materiales flexibles. La base de la batería es simplemente un plástico flexible, pero los nanotubos de carbono y otras nanopartículas sirven como componentes activos en la batería. El cátodo, ánodo, e incluso el electrolito se componen de nanopartículas en una pasta semi-sólida.
Como esta, hay muchas aplicaciones de miniaturización de componentes en la electrónica que prometen modificar la forma en la que nos relacionamos con la tecnología y con nuestro exterior en general.
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" Nanotubos de carbono con agua como posible sistema de enfriamiento, (el agua permanece congelada dentro de ellos aún a mas de 100°C) "
En Materia Gris | Energías renovables, un futuro fotovoltaico.
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Por: @SaulDLP
Fuentes bibliográficas:
T.V. Hughes and C. R. Chambers, U.S. Patent 405480, June 18,
1889.
T.A. Edison, U.S. Patent 470925, March 15, 1892.
P. Schützenberger and L. Schützenberger, C. R. Séances Acad.
Paris 111, 774 (1890).
T. Koyama and M. Endo, “Structure and Growth Process of Vapor-Grown Carbon Fibers”, Japanese Journal of Applied Physics 42, 690-696 (1973).
T. Koyama, M. Endo and Y. Onuma; “Carbon Fibers Obtained by Thermal Decomposition of Vaporized Hydrocarbon”, Japanese Journal of Applied Physics 11, 445-449 (1972).
T. W. Ebbesen E. And P. M. Ajayan, “Large-scale synthesis of carbon nanotubes”, Nature 358, 220- 22 (1992)
T. Noda,
“Chemistry and Physics of Carbon”, Carbon 10, 2, 239-241 (1972).
M. Endo, T. Koyama,
Y. Hishiyama, “Structural Improvement of Carbon Fibers Prepared from Benzene”
Jap. J. Appl. Phys. 15, 2073–2076 (1976).
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