Welk materiaal heeft de meeste treksterkte?
Het materiaal met de grootste treksterkte is koolstof nanobuisvezel. Het is ook het stijfste bekende materiaal, met een enorm hoge elastische modulus, wat betekent dat het niet gemakkelijk uitrekt. Koolstof nanobuisjes kunnen worden gevisualiseerd als grafeenvellen die tot een molecuul breed in cilinders zijn opgerold.
Deze cilinders kunnen enkelvoudige wanden (SWNT's of enkelwandige koolstofnanobuizen) of meerdere wanden (MWNT's of meerwandige koolstofnanobuizen) hebben. Meerwandige koolstofnanobuizen zijn gemeten als het materiaal met de grootste treksterkte van allemaal, gemeten bij 63 GPa (gigapascal) voor testen op atomaire schaal, ruim onder het theoretische maximum van 300 GPa. Wetenschappers hebben deze treksterkte nog niet in bulk kunnen produceren, hoewel het werk aan de gang is en uiteindelijk succes waarschijnlijk lijkt.
In tegenstelling tot koolstofnanobuizen heeft koolstofstaal een treksterkte van ongeveer 1,2 GPa. Bulk koolstof nanobuisvezel is gemaakt met een treksterkte van 1,6 GPa, wat de grootste treksterkte is van elke vezel, natuurlijk of kunstmatig, met een orde van grootte. Verdere verbeteringen van een andere orde van grootte lijken de komende decennia aannemelijk. Koolstof nanobuisvezel is zo sterk dat een 50.000 km lang (31.070 mijl) koord van de vezel van het aardoppervlak in een geosynchrone baan zou kunnen worden uitgebreid en dat het niet zou breken. Dit concept staat bekend als een ruimtelift.
In mei 2007 slaagden onderzoekers die werden gefinancierd door de Amerikaanse marine erin om nanobuisjes van koolstof te maken met een lengte van meer dan 2 mm, de langste tot nu toe. De lengte-breedteverhouding van deze nanobuisjes is ongeveer 900.000 tot 1. De marine is begrijpelijkerwijs geïnteresseerd in vezels met de hoogst mogelijke treksterkte, omdat het touwen gebruikt voor tal van doeleinden zoals afmeren, vastzetten van lading, enz. Sterkere vezels zouden onderdompelbaar maken ROV's (op afstand bestuurde voertuigen) om meer te wegen, dieper te reizen en betrouwbaarder verbonden te zijn met hun basisstations, relevant in het licht van een Japanse ROV van $ 15 miljoen, een van de meest geavanceerde ter wereld, die onlangs verloren is gegaan in de loop van een sterke storm. Dus vezels met de grootste treksterkte zouden ons vermogen om de oceaanbodems te verkennen vergroten.
Soortgelijke voordelen kunnen zich verspreiden naar alle domeinen van engineering en ontwerp. Bruggen zouden veel sterker kunnen worden gemaakt als koolstof nanobuisvezel betaalbaarder zou worden. Momenteel kost het honderden of duizenden dollars per gram, maar de kosten zijn de laatste jaren exponentieel gedaald.