Un articolo sul giornale Scienza e tecnologia dei materiali avanzati esplora ciò che impedisce l'utilizzo della capacità di rinforzo dei nanotubi di carbonio in una matrice ceramica.

Fin dalla loro scoperta, i nanotubi di carbonio (CNT) sono stati considerati l'additivo definitivo per migliorare le proprietà meccaniche delle ceramiche strutturali, come l'ossido di alluminio, nitruro di silicio e biossido di zirconio. Eppure, nonostante la notevole forza e rigidità dei CNT, molti studi hanno riportato solo miglioramenti marginali o addirittura il degrado delle proprietà meccaniche dopo l'aggiunta di questi super-materiali. Infatti, la capacità dei CNT di rinforzare direttamente un materiale ceramico è stata fortemente messa in discussione e dibattuta negli ultimi dieci anni.

Allora cosa sta succedendo? In un articolo di revisione pubblicato sulla rivista Scienza e tecnologia dei materiali avanzati , i ricercatori dell'Istituto nazionale per la scienza dei materiali in Giappone esplorano cosa impedisce di sfruttare la capacità di rinforzo dei CNT in una matrice ceramica.

I ricercatori elencano tre domande fondamentali, che devono essere affrontati per esaminare e comprendere la capacità di rinforzo diretto e il meccanismo dei CNT in una matrice ceramica:

1. La capacità portante intrinseca dei CNT cambia quando incorporati in una matrice ospite in ceramica?
2. Quando c'è un'interfaccia intima a livello atomico senza alcuna reazione chimica con la matrice, ci si può aspettare un trasferimento di carico ai CNT?
3. I CNT, che sono flessibili e su scala nanometrica, possono migliorare le proprietà meccaniche della matrice su macroscala quando individualmente, intimamente e uniformemente disperso? Se è così, come?

Gli autori esaminano brevemente gli studi recenti che affrontano le domande di cui sopra. In particolare, discutono di un meccanismo di rinforzo scoperto di recente su scala nanometrica, che è responsabile di senza precedenti, miglioramenti meccanici simultanei compreso il rafforzamento, indurimento e rammollimento della matrice ceramica ospite. Evidenziano anche un nuovo metodo di lavorazione che consente la fabbricazione di ceramiche concentrate CNT prive di difetti e compositi di grado CNT con proprietà senza precedenti, per applicazioni che vanno dagli impianti biomedici e dall'ingegneria dei tessuti alla generazione di energia termoelettrica.