¿Qué material tiene la mayor resistencia a la tracción?
El material con mayor resistencia a la tensión es la fibra de nanotubos de carbono. También es el material más rígido conocido, con un módulo elástico tremendamente alto, lo que significa que no se estira fácilmente. Los nanotubos de carbono se pueden visualizar como láminas de grafeno enrolladas en cilindros de solo una molécula de ancho.
Estos cilindros pueden tener paredes simples (SWNT o nanotubos de carbono de pared simple) o paredes múltiples (MWNT o nanotubos de carbono de pared múltiple). Los nanotubos de carbono de paredes múltiples se han medido como el material con la mayor resistencia a la tracción de todos, midiendo a 63 GPa (gigapascales) para pruebas a escala atómica, muy por debajo del máximo teórico de 300 GPa. Los científicos aún no han sido capaces de producir esta resistencia a la tracción en materiales a granel, aunque el trabajo está en curso y parece probable el éxito final.
A diferencia de los nanotubos de carbono, el acero con alto contenido de carbono tiene una resistencia a la tracción de aproximadamente 1,2 GPa. La fibra de nanotubos de carbono a granel se ha creado con una resistencia a la tracción de 1.6 GPa, que es la mayor resistencia a la tracción de cualquier fibra, natural o artificial, en un orden de magnitud. Otras mejoras por otro orden de magnitud parecen plausibles en las próximas décadas. La fibra de nanotubos de carbono es tan fuerte que un cable de fibra de 50,000 km de largo (31,070 millas) podría extenderse desde la superficie de la Tierra a una órbita geosíncrona y no se rompería. Este concepto se conoce como ascensor espacial.
En mayo de 2007, los investigadores financiados por la Marina de los EE. UU. Lograron fabricar nanotubos de carbono con una longitud superior a 2 mm, la más larga hasta la fecha. La relación longitud-ancho de estos nanotubos es de aproximadamente 900,000 a 1. Es comprensible que la Armada esté interesada en fibras con la mayor resistencia a la tracción posible, ya que utiliza cuerdas para numerosos propósitos como amarre, sujeción de carga, etc. Las fibras más fuertes permitirían sumergirse Los ROV (vehículos operados a distancia) para pesar más, viajar más profundo y estar más atados a sus estaciones base, relevantes a la luz de un ROV japonés de $ 15 millones, entre los más avanzados del mundo, que recientemente se perdió en el transcurso de un tormenta fuerte. Por lo tanto, las fibras con la mayor resistencia a la tracción aumentarían nuestra capacidad de explorar los fondos oceánicos.
Beneficios similares podrían propagarse en todos los dominios de ingeniería y diseño. Los puentes podrían hacerse mucho más fuertes si la fibra de nanotubos de carbono se volviera más asequible. Actualmente cuesta cientos o miles de dólares por gramo, pero el costo ha estado cayendo exponencialmente en los últimos años.