A szén nanocsövek nem bírnák el az űrliftet
Szó szerint égig érnek az elvárások a szén nanocsövekkel szemben. A tudósok felfedezése óta a tervezett „űrlift” építőanyagaként számoltak vele – legalábbis eddig.
A Hong Kong-i Politechnikai Egyetemen a szén nanocsövek (carbon nanotube – CNT) szakítószilárdságát vizsgálták, és arra jutottak, hogy a szerkezet bár rendkívül erős, de legalább ennyire sérülékeny.
A cső kivételesen könnyű és erős; falát méhsejtes alakzatba rendeződő, egyetlen atom vastag szénháló alkotja. A szén nanocső elméleti szakítószilárdsága valahol 60 és 100 gigapascal között mozog, ami szinte elképzelhetetlen, ha hozzátesszük, hogy a szerkezeti acélnál ugyanez az érték 0,4 GPa. Ám a nanocsövekből szőtt kábeleknél eddig legfeljebb 1 GPa szakítószilárdságot mértek. Ennek az eltérésnek az okait kereste a Hong Kong-i kutatócsoport.
A kísérlet kedvéért egy atomot kimozdítottak az egyik hatszögből, amivel egy ötszög és egy hétszög alakban rendeződött újra a rács. Ez mikroszkopikus törést eredményezett a csőben, ami eleve 40 GPa-ra csökkentette a szakítószilárdságát. Ha több atomot is elmozgattak, tovább gyengült a cső.
A csapat bebizonyította, hogy a hiba mentén könnyen elszakad az egyébként erős kötelék a szénatomok között. Ez továbbterjed a rács szomszédos egységeire is, és cipzárszerűen szétbontja az egész csövet. A jelenséget ráadásul a többfalú szén nanocsöveknél is megfigyelték.
„Csak a legjobb minőségű nanocsövek érnék el a kívánt szilárdságot, a mai konstrukciókban viszont túl sok a hiba” – mondta el a kutatást vezető Feng Ding. A szakember szerint egyelőre még nem tart ott a technológia, hogy a szén nanocsöveknél az űrlifthez szükséges 50 GPa szakítószilárdságot elérjék.
Az űrlift ötlete a 19. század végén merült fel először, a mai elképzelés szerint egy a felszínről induló több 10 ezer kilométeres kábel lenne, amit egy Föld körül forgó ellensúly tartana feszesen és függőlegesen. Ezen a kábelen mechanikus módszerekkel „másznának fel” a geostacionárius pályára a különféle űreszközök, hatalmas rakéták meghajtása nélkül.
