Nanotubi di carbonio più facili e sicuri da usare nei nanocompositi polimerici

Un gruppo di ricerca di Skoltech, Aalto University e Kurnakov Institute ha recentemente sviluppato un approccio nuovo, versatile e semplice all’utilizzo dei nanotubi di carbonio per la produzione di nanocompositi nanotubi di carbonio-polimeri. Il metodo è riportato su Carbon e prevede la produzione di bricchette, pacchetti densi di polveri di nanotubi di carbonio. I nanocompositi realizzati con bricchette funzionano altrettanto bene di quelli realizzati con masterbatch più costosi, che sono anche specifici per i polimeri, ovvero meno versatili.

“Crediamo che l’uso di bricchette dense di nanotubi di carbonio possa facilitare in modo significativo lo sviluppo dell’industria dei compositi di nanotubi di carbonio. Questa tecnica è economica e applicabile a un’ampia varietà di matrici polimeriche, senza sacrificare nessuna delle proprietà elettriche e termiche del materiale finale”, ha affermato l’autore principale dello studio, il dottorando di Skoltech Hassaan Butt.

Negli ultimi decenni, i nanotubi di carbonio sono stati intensamente studiati da ricercatori del mondo accademico e dell’industria a causa della loro combinazione unica di proprietà elettriche, termiche e meccaniche. Nel frattempo, i nanocompositi a base polimerica sono diventati la più grande applicazione dei nanotubi di carbonio e quella più vicina all’integrazione diffusa nella vita di tutti i giorni. È facile capire perché: le quantità più piccole di nanotubi aggiunte a un polimero conferiscono al materiale proprietà fondamentalmente nuove, come conduttività elettrica e piezoresistività, oltre a migliorare in modo cruciale le sue proprietà termiche e meccaniche.

Il recente studio su Carbon è iniziato come tentativo di affrontare la sfida di ottenere una dispersione di nanotubi di carbonio sufficiente all’interno di un polimero ospite per ottenere proprietà composite ottimali. A tal fine, i ricercatori Skoltech e i loro collaboratori dell’Istituto Kurnakov hanno studiato il metodo per la rapida espansione della soluzione supercritica (RESS) dei nanotubi, che porta alla loro deagglomerazione. Tuttavia, non ha prodotto alcun miglioramento nelle proprietà finali dei nanocompositi polimerici. Il team ha deciso di esplorare le implicazioni di ciò dalla prospettiva opposta.

Il coautore dello studio e uno dei principali contributori, Ilya Novikov, dottorando di Skoltech, ha spiegato: "Avendo realizzato che la rapida espansione produce una diminuzione di dieci volte nella densità apparente dei nanotubi ma non migliora le proprietà dei compositi, abbiamo pensato, perché non farlo? facciamo il contrario e comprimiamo invece le polveri. E se la compressione non compromettesse le prestazioni del materiale?" Il motivo per cui ciò sarebbe interessante, ha aggiunto, è che una densità più elevata significa maggiore comodità e minori rischi per la sicurezza nella produzione a causa dell’aerosolizzazione indesiderata dei nanotubi.