Ti vestiresti con nanofili di diamanti? Non è così inverosimile come potresti pensare. E dovrai ringraziare un chimico e un ingegnere del carbonio di Brisbane.

Il dottor Haifei Zhan di QUT sta conducendo uno sforzo globale per capire in quanti modi l'umanità può utilizzare un materiale di nuova invenzione con un potenziale enorme:il nanofilo di diamante (DNT).

Creato per la prima volta dalla Pennsylvania State University l'anno scorso, DNT unidimensionale è simile ai nanotubi di carbonio, tubi cilindrici cavi 10, 000 volte più piccolo dei capelli umani, più forte dell'acciaio, ma fragile.

"DNT, a confronto, è ancora più sottile, incorporando nodi di idrogeno nella struttura cava del carbonio, detti difetti di trasformazione di Stone-Wale (SW), che ho scoperto riduce la fragilità e aggiunge flessibilità, " ha detto il dottor Zhan, dalla Scuola di Chimica di QUT, Fisica e Ingegneria Meccanica.

"Questa struttura rende il DNT un ottimo candidato per una vasta gamma di usi. È possibile che il DNT possa diventare una plastica onnipresente in futuro, utilizzato in tutto, dall'abbigliamento alle automobili.

"Mi sento molto fortunato ad avere questa possibilità di studiare in profondità un nuovo materiale:opportunità di ricerca applicata come questa sono rare".

DNT non sembra un diamante rock. Piuttosto, il suo nome si riferisce al modo in cui gli atomi di carbonio sono impacchettati insieme, simile al diamante, dandogli la sua forza fenomenale.

Il dottor Zhan modella le proprietà del DNT da quando è stato inventato, utilizzando simulazioni di dinamica molecolare su larga scala e calcolo ad alte prestazioni.

Fu il primo a rendersi conto che i difetti del SW erano la chiave della versatilità di DNT.

"Mentre sia i nanotubi di carbonio che il DNT hanno un grande potenziale, più modello le proprietà DNT, più sembra essere un materiale superiore, " ha detto il dottor Zhan.

"I difetti SW danno a DNT una flessibilità che i nanotubi di carbonio rigidi non possono replicare - pensala come la differenza tra cucire con spaghetti crudi e spaghetti cotti.

"Le mie simulazioni hanno dimostrato che i difetti del SW agiscono come cardini, collegamento di tratti rettilinei di DNT. E cambiando la spaziatura di quei difetti, possiamo cambiare - o sintonizzare - la flessibilità del DNT."

Quella ricerca è pubblicata nella pubblicazione sottoposta a revisione paritaria Nanoscala .

Il dottor Zhan ha anche pubblicato una serie di altri risultati della sua ricerca sui modelli DNT:

• La conduttività termica del DNT può essere regolata modificando la distanza tra i difetti SW ( Carbonio ).
• I difetti SW creano superfici irregolari sul DNT, permettendogli di legarsi bene con i polimeri. Il DNT potrebbe quindi essere utilizzato come rinforzo per materiali nanocompositi ( Materiali per funzioni avanzate ).
• Le proprietà meccaniche del DNT variano significativamente a seconda della sua esatta struttura atomica, compreso il comportamento a trazione. La temperatura influisce anche sulle proprietà meccaniche. Mentre DNT probabilmente si comporta come un'asta elastica flessibile, le proprietà meccaniche potrebbero essere adattate per scopi specifici ( Carbonio ).

"Sono necessarie ulteriori modellazioni per studiare a fondo tutte le proprietà del DNT. Tuttavia, Sono entusiasta della potenziale gamma di applicazioni per cui potrebbe essere utilizzato, dato che abbiamo dimostrato di poter controllare la sua flessibilità, conducibilità e resistenza, ", ha detto il dottor Zhang.

"Il carbonio è l'elemento più abbondante sul pianeta. È una risorsa rinnovabile, quindi il costo della materia prima è estremamente basso.

"Una volta che i costi di produzione sono sostenibili, DNT sarebbe probabilmente utilizzato principalmente in applicazioni meccaniche, combinato con altri materiali per rendere ultra-resistente, compositi e componenti leggeri, come le fusoliere degli aerei.

"Ho intenzione di testare le prestazioni di DNT come struttura in rete bidimensionale - un foglio o uno strato - per un potenziale utilizzo in elettronica e schermi flessibili.

"Voglio anche testare la fattibilità come fibra per tessuti o corda, da giubbotti antiproiettile e attrezzatura da lavoro resistente a un sostituto per cavi d'acciaio nella costruzione di ponti.

"Nella comunità globale del carbonio si parla già del fatto che il DNT sia il miglior candidato per la costruzione di un ascensore spaziale. Sarebbe un vero onore se la mia ricerca contribuisse allo sviluppo di DNT a tale scopo".