CNTs的新纪元。种植CNT森林的新方法MTG

碳纳米管（CNT）是碳的同位素，呈圆柱形的蜂窝状，直径为纳米级。

CNTs有许多特性，如机械强度、弹性、轻质、导电和导热性，使其成为最有前途的材料。

许多行业，包括电子、医药、储能、传感器等，都在大量利用CNTs。不断增长的需求给CNTs的生产规模带来了持续的压力。

这种CNT的大规模生产已经成为阻碍其应用的主要挑战。

应对挑战:

通常情况下，科学家们更喜欢种植CNT森林，而不是单独种植。 CNT森林是垂直排列的CNT阵列，是自我组装的。

这通常是通过化学气相沉积的过程进行的，在基底上有一个固定的催化剂，后来从CNT森林中分离出来，以获得高纯度的材料。

虽然这个过程提供了丰富的优点，但面临的唯一主要问题是长度问题。

到目前为止，研究人员已经能够在氧化铝（Al2O3）的支持下使用亚铁（Fe）等催化剂将CNT森林生长到2厘米（CNT的长度在涉及其特性时起着至关重要的作用，因此有必要考虑这个方面）。

这影响了它的工业价值，因为它限制了供应，增加了材料的成本。

有一个革命性的发现，完全改变了游戏。

最近，一个来自日本的科学家团队通过一种新的方法记录了长达14厘米的CNT森林的长度。他们的研究最近发表在《碳》杂志上。

早稻田大学助理教授Hisashi Sugime和他的团队发现，CNTs停止生长是因为之前使用的催化剂（Fe-Al2Ox）的结构逐渐改变。

基本上，CNTs的密度，取决于活性催化剂的数量，不足以维持一个自我支持的结构，森林生长就会终止。

因此，所使用的催化剂必须保持结构和化学上的稳定。

他们的方法是改变技术以抑制这种不稳定性。

他们通过将钆（Gd）层添加到早期涂有n型硅衬底的催化剂上实现了这一点。

钆层有助于防止催化剂恶化，并反过来使CNT森林增长5厘米。

为了进一步实现所需的长度，他们将催化剂放在一个称为冷气化学气相沉积（CVD）室中。

催化剂的预处理是将温度保持在750℃，并在室温下提供小浓度的铁和铝蒸气。

这有助于保持催化剂结构长达26小时，这反过来又促进了CNT林的生长。

经过仔细分析，他们可以成功地将CNT森林的长度记录为14厘米。

他们的成就为发展中的工业树立了一个新的地平线。这一显著的进展拓宽了CNT的应用方面。

它可以改变未来研究的纳米技术和纳米科学的方法。

要阅读发表的完整研究文章，请参考下面的DOI。

参考资料 :

Hisashi Sugime, Toshihiro Sato, Rei Nakagawa, Tatsuhiro Hayashi, Yoku Inoue, Suguru Noda.通过原位补充铁和铝蒸汽源的超长碳纳米管林。碳, 2020; https://doi.org/10.1016/j.carbon.2020.10.066

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CNTs的新纪元。种植CNT森林的新方法

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