Kohlenstoff-Nanor\u00f6hren (CNT) sind Allotrope aus Kohlenstoff, die zylindrisch und wabenf\u00f6rmig sind und einen Durchmesser im Nanobereich haben. <\/p>\n\n\n\n
CNTs haben zahlreiche Eigenschaften wie mechanische Festigkeit, Elastizit\u00e4t, geringes Gewicht, elektrische und thermische Leitf\u00e4higkeit, die sie zu einem vielversprechenden Material machen. <\/p>\n\n\n\n
In vielen Branchen wie Elektronik, Medizin, Energiespeicherung, Sensorik und vielen anderen werden CNTs in gro\u00dfer Zahl eingesetzt. Die steigende Nachfrage hat dazu gef\u00fchrt, dass die Herstellung von CNTs st\u00e4ndig verbessert werden muss. <\/p>\n\n\n\n
Diese gro\u00dftechnische Herstellung von CNTs ist das gr\u00f6\u00dfte Problem, das ihre Anwendung behindert. <\/p>\n\n\n\n
Die Herausforderung annehmen :<\/p>\n\n\n\n
In der Regel bevorzugen Wissenschaftler die Z\u00fcchtung von CNT-W\u00e4ldern, anstatt sie einzeln zu z\u00fcchten. CNT-W\u00e4lder sind vertikal ausgerichtete CNT-Arrays, die sich selbst zusammensetzen. <\/p>\n\n\n\n
Dies geschieht in der Regel durch chemische Gasphasenabscheidung in Gegenwart eines festen Katalysators auf einem Substrat, das sp\u00e4ter vom CNT-Wald getrennt wird, um hochreines Material zu erhalten. <\/p>\n\n\n\n
Obwohl dieses Verfahren eine F\u00fclle von Vorteilen bietet, ist das einzige gro\u00dfe Problem die L\u00e4nge. <\/p>\n\n\n\n
Bisher ist es den Forschern gelungen, CNT-W\u00e4lder bis zu einer L\u00e4nge von 2 cm mit Hilfe von Katalysatoren wie Eisen (Fe) auf Aluminiumoxid (Al2O3) wachsen zu lassen (die L\u00e4nge der CNTs spielt eine entscheidende Rolle f\u00fcr ihre Eigenschaften, daher ist es notwendig, diesen Aspekt zu ber\u00fccksichtigen). <\/p>\n\n\n\n
Dies wirkt sich auf seinen industriellen Wert aus, indem es das Angebot einschr\u00e4nkt und die Kosten f\u00fcr das Material erh\u00f6ht. <\/p>\n\n\n\n
Es hat eine revolution\u00e4re Entdeckung gegeben, die das Spiel v\u00f6llig ver\u00e4ndert hat. <\/p>\n\n\n\n
K\u00fcrzlich hat ein Team von Wissenschaftlern aus Japan die L\u00e4nge eines CNT-Waldes von bis zu 14 cm durch einen neuartigen Ansatz aufgezeichnet. Ihre Studie wurde k\u00fcrzlich in der Zeitschrift Carbon ver\u00f6ffentlicht. <\/p>\n\n\n\n
Hisashi Sugime, Assistenzprofessor an der Waseda-Universit\u00e4t, und sein Team fanden heraus, dass die CNTs aufgrund der allm\u00e4hlichen strukturellen Ver\u00e4nderung des zuvor verwendeten Katalysators (Fe-Al2Ox) nicht mehr wachsen. <\/p>\n\n\n\n
Grunds\u00e4tzlich gilt, dass die Dichte der CNTs, die von der Anzahl der aktiven Katalysatoren abh\u00e4ngt, nicht ausreicht, um eine selbsttragende Struktur aufrechtzuerhalten, das Waldwachstum endet. <\/p>\n\n\n\n
Daher muss der verwendete Katalysator strukturell und chemisch stabil bleiben. <\/p>\n\n\n\n
Ihr Ansatz bestand darin, die Technik zu \u00e4ndern, um diese Instabilit\u00e4t zu unterdr\u00fccken. <\/p>\n\n\n\n
Sie erreichten dies, indem sie die Gadolinium (Gd)-Schicht zu dem zuvor mit einem n-Typ-Siliziumsubstrat beschichteten Katalysator hinzuf\u00fcgten. <\/p>\n\n\n\n
Die Gadoliniumschicht trug dazu bei, dass sich der Katalysator nicht verschlechterte und der CNT-Wald um 5 cm wachsen konnte. <\/p>\n\n\n\n
Um die gew\u00fcnschte L\u00e4nge zu erreichen, hielten sie den Katalysator in einer Kammer, der so genannten Kaltgas-Kammer f\u00fcr die chemische Gasphasenabscheidung (CVD). <\/p>\n\n\n\n
Der Katalysator wurde vorbehandelt, indem die Temperatur auf 750 \u00b0C gehalten und geringe Konzentrationen von Fe- und Al-D\u00e4mpfen bei Raumtemperatur bereitgestellt wurden. <\/p>\n\n\n\n
Dies trug dazu bei, dass die Katalysatorstruktur bis zu 26 Stunden lang erhalten blieb, was wiederum das Wachstum des CNT-Waldes f\u00f6rderte. <\/p>\n\n\n\n
Nach sorgf\u00e4ltigen Analysen konnten sie erfolgreich die L\u00e4nge des CNT-Waldes um 14 cm erfassen. <\/p>\n\n\n\n
Diese bemerkenswerten Fortschritte haben die Anwendungsm\u00f6glichkeiten von CNTs erweitert und einen neuen Horizont f\u00fcr die sich entwickelnde Industrie er\u00f6ffnet. <\/p>\n\n\n\n
Sie k\u00f6nnte die Herangehensweise an Nanotechnologie und Nanowissenschaft f\u00fcr die k\u00fcnftige Forschung ver\u00e4ndern. <\/p>\n\n\n\n
Den vollst\u00e4ndigen Forschungsartikel k\u00f6nnen Sie unter der nachstehenden DOI-Adresse lesen. <\/p>\n\n\n\n
Hinweis :<\/p>\n\n\n\n