A szén nanocsövek (CNT) a szén olyan allotropjai, amelyek hengeres, méhsejt alakúak, nano átmérőjűek.
A CNT-knek számos tulajdonsága van, mint például mechanikai szilárdság, rugalmasság, könnyű súly, elektromos és hővezető képesség, ami a legígéretesebb anyaggá teszi.
Számos iparág, köztük az elektronika, az orvostudomány, az energiatárolás, az érzékelők és még sok más iparág használja nagy számban a CNT-ket. A növekvő kereslet folyamatos nyomást gyakorol a CNT-k gyártásának növelésére.
A CNT-k nagyüzemi előállítása vált a fő kihívássá, amely akadályozza alkalmazásukat.
A kihívás kezelése :
A tudósok általában inkább CNT-erdőket termesztenek, minthogy egyenként termesszék őket. A CNT-erdők függőlegesen egymás mellé rendezett CNT-tömbök, amelyek önmagukban állnak össze.
Ezt általában kémiai gőzfázisú leválasztással végzik egy hordozón rögzített katalizátor jelenlétében, amelyet később leválasztanak a CNT-erdőből, hogy nagy tisztaságú anyagot kapjanak.
Bár ez az eljárás számos előnnyel jár, az egyetlen nagyobb probléma, amivel szembe kell nézni, az a hossza.
Eddig a kutatók képesek voltak akár 2 cm-es CNT-erdőt növeszteni olyan katalizátorok segítségével, mint a vas (Fe) alumínium-oxid (Al2O3) hordozón (a CNT-k hossza döntő szerepet játszik a tulajdonságaik szempontjából, ezért szükséges figyelembe venni ezt a szempontot).
Ez befolyásolja az ipari értékét azáltal, hogy korlátozza a kínálatot és növeli az anyag költségeit.
Történt egy forradalmi felfedezés, amely teljesen megváltoztatta a játékot.
A közelmúltban egy japán tudóscsoport újszerű megközelítéssel akár 14 cm hosszúságú CNT-erdőt is rögzített. Tanulmányukat a Carbon című szaklapban tették közzé a közelmúltban.
Hisashi Sugime, a Waseda Egyetem adjunktusa és csapata rájött, hogy a CNT-k növekedése a korábban használt katalizátor (Fe-Al2Ox) fokozatos szerkezeti változása miatt állt le.
Alapvetően a CNT-k sűrűsége, amely az aktív katalizátorok számától függ, nem elegendő az önhordó szerkezet fenntartásához, az erdő növekedése megszűnik.
Ezért a felhasznált katalizátornak szerkezetileg és kémiailag stabilnak kell maradnia.
A megközelítésük az volt, hogy megváltoztatták a technikát, hogy elnyomják ezt az instabilitást.
Ezt úgy érték el, hogy a gadolínium (Gd) réteget a korábbi, n-típusú szilícium szubsztrátra bevont katalizátorhoz adták hozzá.
A gadolíniumréteg segített megakadályozni a katalizátor romlását, és ezzel lehetővé tette a CNT-erdő 5 cm-es növekedését.
A kívánt hosszúság elérése érdekében a katalizátort egy hideggázos kémiai gőzfázisú leválasztásnak (CVD) nevezett kamrában tartották.
A katalizátor előkezelése úgy történt, hogy a hőmérsékletet 750 °C-ig tartották, és szobahőmérsékleten kis koncentrációjú Fe- és Al-gőzöket bocsátottak rendelkezésre.
Ez 26 órán keresztül segítette a katalizátor szerkezetének fenntartását, ami viszont elősegítette a CNT-erdő növekedését.
Gondos elemzések után sikeresen rögzítették a CNT-erdő hosszát 14 cm-rel.
Eredményeik új távlatokat nyitottak a fejlődő iparágak számára.Ez a figyelemre méltó fejlődés kiszélesítette a CNT-k alkalmazási szempontjait.
Ez megváltoztathatja a nanotechnológia és a nanotudományok megközelítését a jövőbeli kutatásokban.
A teljes kutatási cikk az alábbi DOI-n olvasható.
Hivatkozás :
Hisashi Sugime, Toshihiro Sato, Rei Nakagawa, Tatsuhiro Hayashi, Yoku Inoue, Suguru Noda. Ultrahosszú szén nanocsövek erdeje vas- és alumíniumgőzforrások in situ kiegészítésével. Szén, 2020; https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.066
Ha Ön kutató a nanotechnológia területén, segítünk Önnek infografikákat készíteni a Mind the graph kapcsolódó témáiról.
Iratkozzon fel hírlevelünkre
Exkluzív, kiváló minőségű tartalom a hatékony vizuális
kommunikáció a tudományban.
Hungarian 
English 
Chinese 
Czech 
Dutch 
French 
German 
Italian 
Indonesian 
Japanese 
Korean 
Polish 
Portuguese 
Russian 
Spanish 
Turkish 
Ukrainian 
Swedish 
Romanian 
Bulgarian 
Finnish 
Greek 
Norwegian 
Danish 
Estonian 
Slovenian 
Lithuanian 
Latvian 
Slovak