Nuove ricerche hanno evidenziato che i nanotubi di carbonio intrecciati rappresentano una soluzione innovativa per l’immagazzinamento di alte densità di energia, ideali per alimentare sensori e altre tecnologie. Rispetto alle tradizionali batterie al litio, i nanotubi di carbonio intrecciati possono immagazzinare il triplo dell’energia per unità di massa, rendendoli particolarmente adatti per applicazioni leggere e sicure come gli impianti medici.
Ricerca Rivoluzionaria sull’Immagazzinamento dell’Energia
Un team internazionale di scienziati, tra cui due esperti del Centro per la Tecnologia Avanzata dei Sensori (CAST) presso l’Università del Maryland Baltimore County (UMBC), ha condotto uno studio che ha dimostrato la capacità dei nanotubi di carbonio intrecciati di immagazzinare tre volte più energia per unità di massa rispetto alle batterie al litio avanzate. Questa scoperta apre nuove prospettive per l’utilizzo dei nanotubi di carbonio nell’immagazzinamento energetico di dispositivi leggeri, compatti e sicuri come gli impianti medici e i sensori. I risultati della ricerca sono stati recentemente pubblicati su Nature Nanotechnology.
Lo studio è stato frutto della collaborazione tra quattro istituzioni, con la leadership di Shigenori Utsumi dell’Università di Scienze di Suwa a Chino, Giappone, Katsumi Kaneko dell’Università di Shinshu a Nagano, Giappone, e Sanjeev Kumar Ujjain del CAST. Kumar Ujjain ha avviato il progetto presso l’Università di Shinshu e ha proseguito la ricerca dopo essersi unito all’UMBC nel 2022. Preety Ahuja, anch’essa del CAST, ha svolto un ruolo fondamentale nella fase di caratterizzazione del materiale oggetto dello studio.
Proprietà Innovative dei Nanotubi di Carbonio
I nanotubi di carbonio a parete singola, simili a cannucce composte da fogli di carbonio puro spessi un solo atomo, sono stati oggetto di attenta analisi da parte dei ricercatori. Questi nanotubi sono leggeri, relativamente facili da produrre e circa 100 volte più resistenti dell’acciaio. Le loro straordinarie caratteristiche hanno spinto gli scienziati a esplorarne le potenzialità in diverse tecnologie futuristiche, compresi gli ascensori spaziali.
Per valutare il potenziale dei nanotubi di carbonio nell’immagazzinamento di energia, i ricercatori dell’UMBC e dei loro collaboratori hanno creato “corde” di nanotubi di carbonio a partire da fasci disponibili sul mercato. Dopo aver intrecciato e rivestito i tubi con sostanze specifiche per aumentarne resistenza e flessibilità, hanno condotto test per misurare l’energia immagazzinata e rilasciata durante lo svolgimento delle corde.
Impressionanti Capacità di Immagazzinamento dell’Energia
Il team ha scoperto che le corde di nanotubi di carbonio con le prestazioni migliori potevano immagazzinare fino a 15.000 volte più energia per unità di massa rispetto alle molle in acciaio e circa tre volte più energia rispetto alle batterie al litio. L’energia immagazzinata rimane costante e accessibile in un ampio range di temperature, da -76 a +212 °F (-60 a +100 °C). Inoltre, i materiali presenti nelle corde di nanotubi di carbonio sono considerati più sicuri per l’organismo umano rispetto a quelli utilizzati nelle tradizionali batterie.
Kumar Ujjain sottolinea che, sebbene gli esseri umani abbiano a lungo utilizzato molle meccaniche per immagazzinare energia e alimentare dispositivi come orologi e giocattoli, i nanotubi di carbonio intrecciati rappresentano una soluzione con un enorme potenziale nell’ambito dell’immagazzinamento di energia meccanica. Il team del CAST sta già lavorando per integrare i nanotubi di carbonio intrecciati come fonte di energia in un prototipo di sensore attualmente in fase di sviluppo.
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