Tecnologie di accumulo: quei nanofili di carbonio che promettono 3 volte la capacità di accumulo del litio

Sono i nanofili di carbonio, “carbon nanothread” o anche, più precisamente, diamond nanothread, per la conformazioni tipica dei loro legami a forma di diamante a promettere strabilianti capacità di accumulo. Si tratta di fili monodimensionali costituiti da carbonio e idrogeno, di ben 20.000 volte più sottili di un capello umano. 

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A lavorare su questa nuova, promettente, tecnologia di accumulo, un team di ricercatori dell’Università della Tecnologia del Queensland, in Australia. Il team di ricerca coordinato dal dottor Haifei Zhan, del Centro per la scienza dei materiali, è riuscito a modellare le capacità di stoccaggio e rilascio di energia meccanica di un fascio di diamond nanothread, con la struttura messa a punto capace di immagazzinare energia quando viene attorcigliata su se stessa.  Zhan spiega che “Come in una bobina compressa o un giocattolo a molla per bambini, l’energia può essere rilasciata allungando il fascio. Se riuscissi a creare un sistema per controllare la potenza fornita, otterresti una soluzione di energy storage più sicura e stabile per molte applicazioni”.

Secondo i ricercatori australiani i nuovi nanofili in carbonio potrebbero dar vita ad un micro alimentatore utilizzabile per qualsiasi dispositivo su piccola scala, dall’ambito dei sistemi di rilevamento biomedico alla mini-robotica. Come viene spiegato “a differenza dello stoccaggio a base di sostanze chimiche come avviene nelle  batterie a ioni litio […] un sistema di accumulo meccanico comporterebbe un rischio molto più basso in confronto. Alle alte temperature le batterie possono esplodere, a quelle troppo basse non funzionare. I composti chimici possono anche fuoriuscire in caso di guasto, inquinando l’ambiente”.

I nanofili di carbonio come i sistemi di accumulo meccanico in generale lberano da tali rischi, rendendoli anche per questo più idonei a potenziali applicazioni all’interno del corpo umano. “I fasci di diamond nanothread potrebbero essere trasformati in muscoli artificiali che rispondono ad eccitazioni elettriche, chimiche o luminose”, sottolinea lo stesso Zhan.

Anche precedenti ricerche in questo ambito hanno dimostrato che una tale tipologia di struttura, basata su nanotubi di carbonio sarebbe capace di sollevare fino a 50.000 volte il suo peso”. Nello specifico,il team di ricerca ha modellato la struttura al computer per lo studio della sua densità energetica, facendo emergere che un ipotetico fascio di nanofili di carbonio potrebbe immagazzinare 1,76 MJ per chilogrammo, corrispondenti a circa tre volte la densità delle batterie al litio.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Nature Communications (testo in inglese).

A seguire un breve video che illustra le attività della QUT (Queensland University of Technologies)

La Redazione di Ecquologia