Въглеродните нанотръбички (CNT) са алотропи на въглерода, които имат цилиндрична форма на пчелна пита с нанодиаметър.

CNT притежават многобройни свойства като механична якост, еластичност, лекота, електро- и топлопроводимост, които ги правят най-обещаващият материал.

Много индустрии, включително електрониката, медицината, съхранението на енергия, сензорите и много други, използват CNTs в голям брой. Нарастващото търсене оказва постоянен натиск върху увеличаването на производството на CNTs.

Това мащабно производство на CNTs се превърна в основно предизвикателство, което възпрепятства тяхното приложение. 

Справяне с предизвикателството :

Обикновено учените предпочитат да отглеждат CNT гори, вместо да ги отглеждат поотделно. CNT горите са вертикално подредени CNT масиви, които се сглобяват сами.

Обикновено това се извършва чрез процес на химическо отлагане на пари в присъствието на фиксиран катализатор върху субстрат, който по-късно се отделя от CNT гората, за да се получи материал с висока чистота.

Въпреки че този процес има много предимства, единственият сериозен проблем, с който се сблъсквате, е продължителността му.

Досега изследователите са успели да отгледат гора от CNT с дължина до 2 cm, използвайки катализатори като желязо (Fe) върху подложка от алуминиев оксид (Al2O3) (дължината на CNT играе важна роля, когато става въпрос за техните свойства, поради което е необходимо да се вземе предвид този аспект).

Това се отразява на промишлената му стойност, като ограничава предлагането и увеличава цената на материала. 

Направено е революционно откритие, което изцяло променя правилата на играта.

Неотдавна екип от японски учени регистрира дължина на CNT гора до 14 cm чрез нов подход. Изследването им е публикувано наскоро в Carbon. 

Хисаши Сугиме, асистент в университета Waseda, и екипът му откриват, че CNTs спират да растат поради постепенната структурна промяна в използвания преди това катализатор (Fe-Al2Ox).

По принцип плътността на CNTs, която зависи от броя на активните катализатори, е недостатъчна за поддържане на самоподдържаща се структура и растежът на гората се прекратява.

Затова използваният катализатор трябва да остане структурно и химически стабилен. 

Техният подход е да променят техниката, за да потиснат тази нестабилност.

Те са го постигнали чрез добавяне на гадолиниев (Gd) слой към по-ранния катализатор, покрит със силициева подложка от n-тип.

Гадолиниевият слой помага да се предотврати влошаването на качеството на катализатора и на свой ред позволява на гората от CNT да нарасне с 5 cm.

Освен това, за да постигнат желаната дължина, те държат катализатора в камера, наречена камера за химическо отлагане на пари от студен газ (CVD).

Катализаторът беше предварително обработен чрез поддържане на температурата до 750°C и осигуряване на малки концентрации на Fe и Al пари при стайна температура.

Това спомогна за запазване на структурата на катализатора до 26 часа, което от своя страна насърчи растежа на CNT гората.

След внимателни анализи те успешно регистрират дължината на CNT гората от 14 cm. 

Техните постижения поставиха нов хоризонт пред развиващите се индустрии.Този забележителен напредък разшири аспектите на приложение на CNTs.

Това може да промени подхода към нанотехнологиите и нанонауката за бъдещи изследвания. 

За да прочетете пълния текст на публикуваната научна статия, направете справка с DOI по-долу. 

Справка :

Хисаши Сугиме, Тошихиро Сато, Рей Накагава, Тацухиро Хаяши, Йоку Иноуе, Сугуру Нода. Свръхдълга гора от въглеродни нанотръбички чрез in situ добавки на източници на желязо и алуминий в пари. Въглерод, 2020; https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.066

Ако сте изследовател от областта на нанотехнологиите, можем да ви помогнем да създадете инфографики по свързани теми в Mind the graph.

Свързани статии
абонамент за лого

Абонирайте се за нашия бюлетин

Ексклузивно висококачествено съдържание за ефективни визуални
комуникация в областта на науката.

- Ексклузивно ръководство
- Съвети за дизайн
- Научни новини и тенденции
- Уроци и шаблони