Lichtgewicht en ongelooflijk sterk, voorstanders hebben koolstof nanobuisjes aangeprezen als het ultieme bouwmateriaal. Deze kleine cilinders van onderling verbonden koolstofmoleculen duiken overal op, van racefietsen tot biomedische apparaten. En veel wetenschappers hebben voorgesteld dit materiaal te gebruiken om de lang gekoesterde droom van een ruimtelift van fictie naar realiteit te brengen. Maar een nieuwe studie werpt een andere hapering in het concept, waaruit blijkt dat de opstelling van atomen in de kleine koolstofstructuren het hele systeem zou kunnen doen instorten, meldt George Dvorsky voor Gizmodo .
gerelateerde inhoud
- Deze innovator vond dat liften rond moeten zijn
Een ruimtelift werkt precies zoals de naam al doet vermoeden en heft een auto of behuizing op van het aardoppervlak in de ruimte. De technologie kan een revolutie teweegbrengen in de ruimtevaart door het eenvoudiger en goedkoper te maken dan het lanceren van een ruimteschip aan boord van enorme raketmotoren.
Het idee werd voor het eerst geïntroduceerd in de populaire cultuur door Sir Arthur C. Clarke in zijn sciencefictionroman The Fountains of Paradise uit 1979, Michelle Z. Donahue rapporteert voor Smithsonian.com. Wetenschappers sprongen later op het concept en trokken al tientallen jaren naar de torenhoge structuur.
Het bouwen van een ruimtelift is geen kleine taak. Het basisidee is dat de ruimtelift verankerd zou worden in een positie op aarde, zich uitstrekkend naar een terminal in de ruimte die synchroon met de baan en rotatie van de aarde beweegt. Maar omdat de kabel tienduizenden kilometers moet rekken, moet het materiaal zowel sterk als licht zijn om te werken.
Een nieuwe studie heeft echter aangetoond dat nanobuisjes van koolstof niet de perfecte oplossing zijn. Terwijl een perfect geconstrueerde koolstofnanobuis ongeveer de breedte van een draad sterk genoeg zou kunnen zijn om een auto op te tillen, snijdt het misplaatsen van een enkel atoom zijn treksterkte in de helft.
"Alleen [koolstofnanobuisjes] met extreme kwaliteit kunnen hun ideale sterkte behouden, " vertelt Feng Ding, een onderzoeker aan de Polytechnische Universiteit van Hong Kong en hoofdauteur van de studie aan Jacob Aron voor New Scientist . "De meeste in massa geproduceerde [koolstofnanobuisjes] zijn zeer defect en hoogwaardige [koolstofnanobuisjes] zijn moeilijk in grote hoeveelheden te produceren."
Ding en zijn collega's hebben computersimulaties uitgevoerd om te testen hoe de hexagonale rasterstructuur van de meeste koolstofnanobuizen zou standhouden als deze zou worden gewijzigd. Ze ontdekten dat een enkel atoom dat niet in lijn is, een zwakte veroorzaakt die in wezen de hele buis kan "uitpakken", zoals het trekken van een losse draad aan een trui, meldt Aron.
Nanobuisproductie staat nog in de kinderschoenen, waardoor een paar slechte buizen onvermijdelijk zijn. Maar deze laatste studie toont aan dat deze paar zwakke schakels mogelijk grotere structuren kunnen verlammen. Zelfs de meest optimistische voorstanders van ruimteliften weten al lang dat het een lange weg is om het te realiseren. Maar deze studie suggereert dat wetenschappers nog meer barrières hebben om de massieve structuur op te richten, schrijft Dvorsky.
"Tenzij grote doorbraken op [koolstofnanobuis] -synthese kunnen worden bereikt, zou het gebruik van [koolstofnanobuisjes] om een ruimtelift te bouwen zeer uitdagend zijn, " vertelt Ding aan Aron.
