Le matériau avec la plus grande résistance à la traction est la fibre de nanotubes de carbone. C’est également le matériau le plus rigide connu, avec un module d’élasticité extrêmement élevé, ce qui signifie qu’il ne s’étire pas facilement. Les nanotubes de carbone peuvent être visualisés sous forme de feuilles de graphène enroulées en cylindres d’une molécule de large.
Ces cylindres peuvent être à parois simples (SWNTs ou nanotubes de carbone monoparois) ou à parois multiples (MWNTs ou nanotubes de carbone multiparois). Les nanotubes de carbone à parois multiples ont été mesurés comme le matériau ayant la résistance à la traction la plus élevée de tous, mesurant à 63 GPa (gigapascals) pour les tests à l’échelle atomique, bien en deçà du maximum théorique de 300 GPa. Les scientifiques n’ont pas encore été en mesure de produire cette résistance à la traction dans les matériaux en vrac, bien que les travaux soient en cours et qu’un éventuel succès semble probable.
Contrairement aux nanotubes de carbone, l’acier à haute teneur en carbone a une résistance à la traction d’environ 1.2 GPa. La fibre de nanotubes de carbone en vrac a été créée avec une résistance à la traction de 1.6 GPa, qui est la résistance à la traction la plus élevée de toutes les fibres, naturelles ou artificielles, de plus d’un ordre de grandeur. D’autres améliorations d’un autre ordre de grandeur semblent plausibles au cours des prochaines décennies. La fibre de nanotubes de carbone est si solide qu’un cordon de fibre de 50,000 31,070 km de long (XNUMX XNUMX milles) pourrait être prolongé de la surface de la Terre jusqu’en orbite géosynchrone et qu’il ne se briserait pas. Ce concept est connu sous le nom d’ascenseur spatial.
En mai 2007, des chercheurs financés par l’US Navy ont réussi à fabriquer des nanotubes de carbone d’une longueur supérieure à 2 mm, la plus longue à ce jour. Le rapport longueur-largeur de ces nanotubes est d’environ 900,000 1 à 15. La Marine est naturellement intéressée par les fibres ayant la plus grande résistance à la traction possible, car elle utilise des cordes à de nombreuses fins telles que l’amarrage, la fixation de cargaison, etc. Des fibres plus solides permettraient de submersible Les ROV (véhicules télécommandés) pour peser plus, voyager plus profondément et être liés de manière plus fiable à leurs stations de base, ce qui est pertinent à la lumière d’un ROV japonais de XNUMX millions de dollars, parmi les plus avancés au monde, qui a récemment été perdu au cours d’un forte tempête. Ainsi, les fibres les plus résistantes à la traction augmenteraient notre capacité à explorer les fonds océaniques.
Des avantages similaires pourraient se propager dans tous les domaines de l’ingénierie et de la conception. Les ponts pourraient être rendus beaucoup plus solides si la fibre de nanotubes de carbone devenait plus abordable. Actuellement, cela coûte des centaines ou des milliers de dollars par gramme, mais le coût a diminué de façon exponentielle ces dernières années.