Qual material tem a maior resistência à tração?
O material com maior resistência útil é a fibra de nanotubos de carbono. É também o material mais rígido conhecido, com um módulo de elasticidade tremendamente alto, o que significa que não se estica facilmente. Nanotubos de carbono podem ser visualizados como folhas de grafeno enroladas em cilindros com apenas uma molécula de largura.
Esses cilindros podem ter paredes únicas (SWNTs ou nanotubos de carbono de parede única) ou paredes múltiplas (MWNTs ou nanotubos de carbono de paredes múltiplas). Nanotubos de carbono com paredes múltiplas foram medidos como o material com a maior resistência à tração de todos, medindo 63 GPa (gigapascals) para testes em escala atômica, bem abaixo do máximo teórico de 300 GPa. Os cientistas ainda não foram capazes de produzir essa resistência à tração em materiais a granel, embora o trabalho esteja em andamento e seja provável que haja algum sucesso.
Ao contrário dos nanotubos de carbono, o aço de alto carbono tem uma resistência à tração de cerca de 1,2 GPa. A fibra de nanotubo de carbono a granel foi criada com uma resistência à tração de 1,6 GPa, que é a resistência à tração de qualquer fibra, natural ou artificial, por mais de uma ordem de magnitude. Outras melhorias por outra ordem de magnitude parecem plausíveis nas próximas décadas. A fibra de nanotubo de carbono é tão forte que um fio de 50.000 km de comprimento (31.070 milhas) da fibra poderia ser estendido da superfície da Terra para uma órbita geossíncrona e não quebraria. Esse conceito é conhecido como elevador espacial.
Em maio de 2007, pesquisadores financiados pela Marinha dos EUA conseguiram fabricar nanotubos de carbono com comprimento superior a 2 mm, o mais longo ainda. A proporção comprimento-largura desses nanotubos é de aproximadamente 900.000 a 1. A Marinha está compreensivelmente interessada em fibras com a maior resistência à tração possível, pois usa cordas para diversos fins, como amarração, fixação de carga, etc. Fibras mais fortes permitiriam submersão ROVs (veículos operados remotamente) para pesar mais, viajar mais fundo e ser mais confiável às suas estações-base, relevantes à luz de um ROV japonês de US $ 15 milhões, entre os mais avançados do mundo, que foi recentemente perdido ao longo de um tempestade forte. Assim, as fibras com maior resistência à tração aumentariam nossa capacidade de explorar o fundo do oceano.
Benefícios semelhantes podem se propagar em todos os domínios de engenharia e design. As pontes poderiam ser muito mais fortes se a fibra de nanotubos de carbono se tornasse mais acessível. Atualmente, custa centenas ou milhares de dólares por grama, mas o custo vem caindo exponencialmente nos últimos anos.