Ogljikove nanocevke (CNT) so alotropi ogljika, ki so valjaste oblike satovja z nano premerom.

CNT imajo številne lastnosti, kot so mehanska trdnost, elastičnost, lahkotnost, električna in toplotna prevodnost, zaradi katerih so najbolj obetaven material.

Številne industrije, kot so elektronika, medicina, shranjevanje energije, senzorji in številne druge, v veliki meri uporabljajo CNT. Zaradi vse večjega povpraševanja se nenehno povečuje obseg proizvodnje CNT.

Proizvodnja CNT v velikem obsegu je postala glavni izziv, ki ovira njihovo uporabo. 

Spopadanje z izzivom :

Znanstveniki običajno raje gojijo gozdove CNT, kot da bi jih gojili posamično. Gozdovi CNT so navpično poravnani nizi CNT, ki se sestavijo sami.

To se običajno izvede s postopkom kemičnega nanašanja iz hlapov ob prisotnosti fiksnega katalizatorja na podlago, ki se pozneje loči od gozda CNT, da se pridobi material visoke čistosti.

Čeprav ima ta postopek številne prednosti, je edina večja težava, s katero se soočamo, dolžina.

Do zdaj so raziskovalci uspeli vzgojiti gozd CNT do 2 cm z uporabo katalizatorjev, kot je železov (Fe) na nosilcu iz aluminijevega oksida (Al2O3) (dolžina CNT igra ključno vlogo pri njihovih lastnostih, zato je treba upoštevati tudi ta vidik).

To vpliva na njegovo industrijsko vrednost, saj omejuje ponudbo in povečuje stroške materiala. 

Bilo je revolucionarno odkritje, ki je popolnoma spremenilo pravila igre.

Ekipa znanstvenikov z Japonske je nedavno z novim pristopom zabeležila dolžino gozda CNT do 14 cm. Njihova študija je bila nedavno objavljena v reviji Carbon. 

Hisashi Sugime, docent na univerzi Waseda, in njegova ekipa so ugotovili, da so CNT prenehale rasti zaradi postopne strukturne spremembe katalizatorja (Fe-Al2Ox), ki je bil uporabljen prej.

Če gostota CNT, ki je odvisna od števila aktivnih katalizatorjev, ne zadošča za vzdrževanje samonosne strukture, se rast gozda ustavi.

Zato mora uporabljeni katalizator ostati strukturno in kemično stabilen. 

Njihov pristop je bil, da so spremenili tehniko in tako odpravili to nestabilnost.

To so dosegli z dodajanjem plasti gadolinija (Gd) prejšnjemu katalizatorju, prevlečenemu s silicijevo podlago tipa n.

Gadolinijova plast je pomagala preprečiti propadanje katalizatorja, kar je omogočilo, da je gozd CNT zrasel za 5 cm.

Da bi dosegli želeno dolžino, so katalizator hranili v komori, imenovani komora za kemično nanašanje hlapov s hladnim plinom (CVD).

Katalizator je bil predhodno obdelan z vzdrževanjem temperature do 750 °C in dodajanjem majhnih koncentracij hlapov Fe in Al pri sobni temperaturi.

To je pripomoglo k ohranjanju strukture katalizatorja do 26 ur, kar je spodbudilo rast gozda CNT.

Po natančnih analizah so uspešno zabeležili dolžino gozda CNT za 14 cm. 

Ta izjemen napredek je razširil vidike uporabe CNT-jev.Njihov dosežek je postavil novo obzorje za razvijajoče se industrije.

To bi lahko spremenilo pristop k nanotehnologiji in nanoznanosti za prihodnje raziskave. 

Za branje celotnega objavljenega raziskovalnega članka se obrnite na spodnji DOI. 

Referenca :

Hisashi Sugime, Toshihiro Sato, Rei Nakagawa, Tatsuhiro Hayashi, Yoku Inoue, Suguru Noda. Zelo dolg gozd ogljikovih nanocevk z in situ dopolnitvami virov par železa in aluminija. Ogljik, 2020; https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.066

Če ste raziskovalec s področja nanotehnologije, vam lahko pomagamo ustvariti infografike o sorodnih temah v programu Mind the graph.

Sorodni članki
logotip-odjava

Naročite se na naše novice

Ekskluzivna visokokakovostna vsebina o učinkovitih vizualnih
komuniciranje v znanosti.

- Ekskluzivni vodnik
- Nasveti za oblikovanje
- Znanstvene novice in trendi
- Učni listi in predloge