Carbon nanotube (CNT) adalah alotrop karbon yang berbentuk sarang lebah berbentuk silinder dengan diameter nano.
Ada banyak sifat CNT seperti kekuatan mekanik, elastisitas, ringan, konduktivitas listrik dan termal yang membuatnya menjadi bahan yang paling menjanjikan.
Banyak industri termasuk elektronik, obat-obatan, penyimpanan energi, sensor, dan masih banyak lagi yang memanfaatkan CNT dalam jumlah besar. Meningkatnya permintaan telah memberikan tekanan konstan pada peningkatan produksi CNT.
Produksi CNT dalam skala besar ini telah menjadi tantangan utama yang menghambat aplikasinya.
Mengatasi Tantangan :
Biasanya, para Ilmuwan lebih suka menumbuhkan hutan CNT daripada menumbuhkannya secara individual. Hutan CNT adalah susunan CNT yang disejajarkan secara vertikal yang dirakit sendiri.
Hal ini biasanya dilakukan melalui proses pengendapan uap kimia dengan adanya katalis tetap pada substrat yang kemudian dipisahkan dari hutan CNT untuk menghasilkan bahan dengan kemurnian tinggi.
Meskipun proses ini menawarkan banyak sekali manfaat, namun satu-satunya masalah utama yang dihadapi adalah waktu yang dibutuhkan.
Hingga saat ini para peneliti telah mampu menumbuhkan hutan CNT hingga 2 cm dengan menggunakan katalis seperti besi (Fe) pada penyangga aluminium oksida (Al2O3) (panjang CNT memainkan peran penting dalam hal sifat-sifatnya, oleh karena itu perlu mempertimbangkan aspek ini).
Hal ini memengaruhi nilai industrinya dengan membatasi pasokan dan meningkatkan biaya material.
Ada sebuah penemuan revolusioner yang telah mengubah permainan secara total.
Baru-baru ini sebuah tim ilmuwan dari Jepang telah mencatat panjang hutan CNT hingga 14 cm melalui pendekatan baru. Studi mereka telah dipublikasikan di Carbon baru-baru ini.
Hisashi Sugime, Asisten Profesor di Universitas Waseda, dan timnya menemukan bahwa CNT berhenti tumbuh karena adanya perubahan struktur secara bertahap pada katalis (Fe-Al2Ox) yang digunakan sebelumnya.
Pada dasarnya, kepadatan CNT, yang bergantung pada jumlah katalis aktif, tidak cukup untuk mempertahankan struktur mandiri, pertumbuhan hutan berhenti.
Oleh karena itu, katalis yang digunakan harus tetap stabil secara struktural dan kimiawi.
Pendekatan mereka adalah mengubah teknik untuk menekan ketidakstabilan ini.
Mereka mencapainya dengan menambahkan lapisan gadolinium (Gd) ke katalis sebelumnya yang dilapisi dengan substrat silikon tipe-n.
Lapisan Gadolinium membantu mencegah katalis memburuk dan pada gilirannya memungkinkan hutan CNT tumbuh sebesar 5cm.
Selanjutnya, untuk mencapai panjang yang diinginkan, mereka menyimpan katalis dalam ruang yang disebut ruang deposisi uap kimia gas dingin (CVD).
Katalis diperlakukan sebelumnya dengan mempertahankan suhu hingga 750°C dan memberikan konsentrasi kecil uap Fe dan Al pada suhu kamar.
Hal ini membantu mempertahankan struktur katalis hingga 26 jam yang pada gilirannya mendorong pertumbuhan hutan CNT.
Setelah melakukan analisis yang cermat, mereka berhasil mencatat panjang hutan CNT sebesar 14 cm.
Pencapaian mereka telah menetapkan cakrawala baru bagi industri yang sedang berkembang, kemajuan yang luar biasa ini telah memperluas aspek aplikasi CNT.
Hal ini dapat mengubah pendekatan nanoteknologi dan sains nano untuk penelitian di masa depan.
Untuk membaca artikel penelitian lengkap yang diterbitkan, lihat DOI di bawah ini.
Referensi :
Hisashi Sugime, Toshihiro Sato, Rei Nakagawa, Tatsuhiro Hayashi, Yoku Inoue, Suguru Noda. Hutan tabung nano karbon ultra-panjang melalui suplemen in-situ sumber uap besi dan aluminium. Karbon, 2020; https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.066
Jika Anda seorang peneliti dari bidang Nanoteknologi, kami dapat membantu Anda membuat infografik tentang topik terkait di Mind the graph.
Berlangganan buletin kami
Konten eksklusif berkualitas tinggi tentang visual yang efektif
komunikasi dalam sains.
