El polvo de nanotubos de carbono, uno de los materiales estructurales más resistentes en teoría, puede alcanzar propiedades mecánicas de cientos de GPa de resistencia y módulos de TPa por hebra. Sin embargo, la obtención de un rendimiento tan excepcional en materiales macroscópicos siempre se enfrenta a la "paradoja de la escala": la resistencia de las fibras o componentes estructurales de nanotubos de carbono macroscópicos es mucho menor que el valor teórico de un... CNT único , debido a que los nanotubos que componen estas estructuras generalmente presentan una longitud insuficiente, una disposición irregular y defectos estructurales, y el método de conexión a menudo se basa en fuerzas de cizallamiento débiles. Si bien se han probado diversas estrategias para mejorar las conexiones mediante la reparación por enlace covalente o la soldadura por haz de energía, todas enfrentan obstáculos como daños estructurales, altos costos u operaciones complejas y difíciles de diseñar. Recientemente, el equipo del profesor Wei Fei, de la Universidad de Tsinghua, propuso y verificó experimentalmente un método de soldadura de Van der Waals basado en nanopartículas de TiO₂, que logró por primera vez una soldadura macroscópica de CNT casi no destructiva a presión normal y temperatura ambiente. La resistencia de la unión se acerca al límite teórico de un solo CNT, lo que marca otro avance clave en la transición de la experimentación a la ingeniería de los nanomateriales de carbono.

Esta tecnología se basa en el proceso de autoensamblaje por deposición química rápida en fase de vapor (FCVDS), que permite depositar con precisión partículas nanométricas de TiO₂ sobre la zona de solapamiento de los haces de nanotubos de carbono en tan solo unos segundos, sirviendo como material de nanosoldadura. A diferencia de la soldadura tradicional, que se basa en la difusión atómica o la reconstrucción covalente a alta temperatura, este método se basa exclusivamente en las fuerzas de van der Waals y la fricción de la interfaz para lograr la conexión, evitando así daños en la estructura de la pared del tubo causados por la irradiación de haces de alta energía o la generación de estados excitados. Más importante aún, al diseñar razonablemente los parámetros de deposición y la distribución del tamaño de partícula, se puede lograr una soldadura eficaz con tan solo aproximadamente un 1 % en peso de material de soldadura, maximizando así la preservación de la ventaja original de baja densidad de los nanotubos de carbono. Este método de soldadura ligero ofrece una vía práctica y viable para la implementación en ingeniería de nanotubos de carbono en campos como el aeroespacial, el militar y el de materiales estructurales flexibles, extremadamente sensibles a la resistencia comparativa en el futuro.

Este estudio no solo propone una nueva tecnología de soldadura de CNT que combina la preservación de la resistencia, la integridad estructural, el control del peso y la viabilidad operativa, sino que también demuestra exhaustivamente la estrategia desde los mecanismos mecánicos y los modelos de parámetros hasta los experimentos de ingeniería. Al lograr la amplificación no destructiva de las propiedades mecánicas de los nanotubos de carbono, proporciona soporte técnico clave para aplicaciones como materiales de fibra de alta resistencia, dispositivos flexibles y componentes estructurales extremos. En el futuro, si este método puede vincularse con la tecnología de preparación macroscópica de CNT por CVD de grado industrial, se espera que promueva la transición de materiales nanoestructurados de carbono de alta resistencia del laboratorio al ámbito industrial, impulsando el salto de rendimiento de la próxima generación de materiales compuestos para la industria aeroespacial y de defensa, y dispositivos estructurales flexibles.

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