Nanostrukturalne kompozyty węglowe należą do tych nanotechnologii, które reprezentują istotny nurt w badaniach inżynieryjnych prowadzonych na skalę globalną. Nanotechnologia już teraz pozwala na uzyskanie znaczącej przewagi konkurencyjnej. O rosnącym znaczeniu tej gałęzi nauki świadczy również fakt, że takie kraje jak USA, Japonia oraz państwa UE angażują duże środki finansowe w badania o tym profilu.

Przesłanki do implementacji

Możliwości zastosowania nanostrukturalnych kompozytów węglowych oraz innych nanomateriałów są imponujące. Wspomniane nanomateriały swoją wartość użytkową zawdzięczają między innymi temu, że wykazują dużo większą wytrzymałość niż stopy o podobnej kompozycji chemicznej, które są obecnie stosowane w przemyśle. Dzięki swoim walorom użytkowym nanostrukturowe kompozyty węglowe mogą stać się nieocenioną pomocą zwłaszcza w takich dziedzinach ludzkiej działalności jak transport oraz inżynieria biomedyczna. W tych dwóch obszarach największe znaczenie odgrywają bowiem postrzegana ewaluatywnie jakość oraz walory użytkowe.

Rodzaje

Nanostruktury węglowe pozostają taką kategorią nanomateriałów, która prowokuje wile pytań oraz nieodkrytych współczesnym naukowcom zjawisk. Znanymi dopiero od niedawna typami nanostruktur węglowych są fulereny oraz nanorurki.

Fulereny stosowane są między innymi w masowej produkcji rakiet tenisowych, montowanych w autach systemach klimatyzacyjnych oraz układach mikroelektronicznych. Co ciekawe, niezwykle obiecująco zarysowują się perspektywy zastosowań fulerenów we współczesnej medycynie. Świadczy o tym fakt, że organizacja C. Sixty intensywnie pracuje nad stworzeniem bazującego na fulerenach leku przeciwko AIDS. Dość wspomnieć, że badania kliniczne na zwierzętach podtrzymały nadzieję na pomyślną finalizację opisanej inicjatywy badawczej.

Nanorurki węglowe również mogą znaleźć szerokie zastosowanie w przemyśle z wagi na swoje unikalne właściwości. Tymi wyjątkowymi cechami są między innymi wysoki współczynnik sprężystości podłużnej, kilkaset razy wyższa od tradycyjnej stali odporność na rozciąganie oraz duża zdolność magazynowania wybranych pierwiastków (np. litu). Najbardziej adekwatnymi obszarami zastosowań nanorurek węglowych są informatyka, telekomunikacja, bioinżynieria oraz inżynieria medyczna.

Nanocebulki węglowe utworzone są z heksagonalnych nanowarstw grafitowych. Wspomniane nanomateriały cechuje sferyczny kształt oraz wielościenność. Zastosowanie nanocebulek węglowych ciągle pozostaje przedmiotem intensywnych i uznawanych za tajne badań, które mieszczą się w obrębie zagadnień inżynierii materiałowej oraz trybologii. Dzięki tej ostatniej aplikacji nanocebulki węglowe mogą przeniknąć do świata motoryzacji – na przykład jako materiał polepszający właściwości użytkowe kół zębatych.

Najbardziej obiecujące perspektywy zastosowań wykazują jednak nanokapsułki węglowe. Odznaczają się one podobną budową, co nanocebulki węglowe z tą różnicą, że posiadają one wewnętrzne wypełnienie w postaci metalu lub jego związku. Właściwości nanokapsułek sprawiają, że zakres ich zastosowań może być niezwykle szeroki, obejmując takie dziedziny jak zapisywanie danych, archiwizowanie dokumentów, elektrotechnika oraz produkcja smarów i olejów na potrzeby motoryzacji i przemysłu.

Motoryzacja niczym z filmu futurystycznego

Nie ulega żadnej wątpliwości, że nanostrukturalne kompozyty węglowe pozwolą w przyszłości na zaprojektowanie bezpiecznych oraz ultralekkich samochodów. Już teraz nanostrukturalne kompozyty węglowe są powszechnie stosowane w popularnych i entuzjastycznie ocenianych przez znawców motoryzacji systemach hamulcowych. Można więc domniemywać, ze zakres zastosowań prezentowanych nanomateriałów będzie się poszerzał. Tempo i dynamika tego procesu zależeć będą od kosztów wdrożenia nanokompozytów węglowych w konkretnym przedsiębiorstwie oraz potencjalnej stopy zwrotu uzyskanej w wyniku podjęcia takiej decyzji.