Carbono Os nanotubos de carbono (CNT) são alótropos de carbono cilíndricos em forma de favo de mel com diâmetro nano.
Há inúmeras propriedades dos CNTs como resistência mecânica, elasticidade, leveza, condutividade elétrica e térmica, o que o torna o material mais promissor.
Muitas indústrias incluem eletrônica, medicina, armazenamento de energia, sensores e muitas outras estão utilizando CNTs em grande número. A crescente demanda tem colocado uma pressão constante no aumento da produção de CNTs.
Esta produção em larga escala de CNTs se tornou o principal desafio que dificulta suas aplicações.
Enfrentar o desafio :
Normalmente, os cientistas preferem cultivar as florestas de CNT em vez de cultivá-las individualmente. As florestas de CNT são matrizes de CNT verticalmente alinhadas que são auto-montadas.
Isso geralmente é realizado por meio do processo de químico deposição de vapor na presença de um catalisador fixo em um substrato que, posteriormente, é separado do CNT floresta a fim de produzir material de alta pureza.
Embora este processo ofereça uma abundância de méritos, a única grande questão enfrentada é a duração.
Até o momento, os pesquisadores conseguiram desenvolver a floresta de CNTs de até 2 cm usando catalisadores como o ferro (Fe) em suporte de óxido de alumínio (Al2O3) (o comprimento dos CNTs desempenha um papel fundamental no que diz respeito às suas propriedades, por isso é necessário considerar esse aspecto).
Isto afeta seu valor industrial ao limitar o fornecimento e aumentar o custo do material.
Houve uma descoberta revolucionária que mudou totalmente o jogo.
Recentemente uma equipe de cientistas do Japão registrou o comprimento da floresta CNT até 14 cm através de uma nova abordagem. Seu estudo foi publicado recentemente em Carbono.
Hisashi Sugime, professor assistente da Universidade de Waseda, e sua equipe descobriram que os CNTs pararam de crescer devido à mudança estrutural gradual do catalisador (Fe-Al2Ox) que era usado anteriormente.
Basicamente, a densidade dos CNTs, que depende do número de catalisadores ativos, é insuficiente para manter uma estrutura autoportante. estruturao crescimento da floresta termina.
Portanto, o catalisador utilizado deve permanecer estruturalmente e quimicamente estável.
A abordagem deles foi mudar a técnica para suprimir esta instabilidade.
Conseguiram isso adicionando a camada de gadolínio (Gd) ao catalisador anterior revestido com um substrato de silício do tipo n.
A camada de gadolínio ajudou a evitar a deterioração do catalisador e, por sua vez, permitiu que a floresta de CNT crescesse 5cm.
Além disso, para alcançar o comprimento desejado, eles mantiveram o catalisador em uma câmara chamada câmara de deposição de vapor químico a gás frio (CVD).
O catalisador foi pré-tratado mantendo-se a temperatura em até 750 °C e fornecendo pequenas concentrações de vapores de Fe e Al em temperatura ambiente.
Isto ajudou a manter a estrutura catalisadora por até 26 horas o que, por sua vez, promoveu o crescimento da floresta CNT.
Após análises cuidadosas, eles puderam registrar com sucesso o comprimento da floresta CNT em 14 cm.
Este notável progresso ampliou os aspectos de aplicação das CNTs.
Isso pode mudar a abordagem da nanotecnologia e da nanociência no futuro pesquisa.
Para ler o artigo de pesquisa completo publicado, consulte o DOI abaixo.
Referência :
Hisashi Sugime, Toshihiro Sato, Rei Nakagawa, Tatsuhiro Hayashi, Yoku Inoue, Suguru Noda. Floresta de nanotubo de carbono ultra-longo via suplementos in situ de fontes de vapor de ferro e alumínio. Carbono, 2020; https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.066
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