فیلم‌های حاوی نانولوله‌کربنی تک‌جداره ارزان تولید شد

به گزارش جام جم آنلاین، از تارنمای photonics، این تیم تحقیقاتی موسسه علوم و فناوری سکولکوف (SKOLTECH) با افزودن گاز هیدروژن و مونوکسید کربن به محفظه واکنش موفق به افزایش سه برابری عملکرد نانولوله کربنی در مقایسه با روش رشد این نانولوله‌ها شد، بدون این که کیفیت رشد نانولوله‌ها به خطر افتد. تاکنون، بازده پایین در تولید نانولوله کربنی، یکی از چالش‌ها در تولید این محصولات بوده است.

به دلیل خاصیت مکانیکی، الکتریکی، نوری و حرارتی فوق العاده آنها، از نانولوله‌های کربنی در محصولات و فناوری‌های متنوع استفاده می‌شود، از لاستیک‌های اتومبیل مقاوم در برابر فشار و مواد کامپوزیتی برای تیغه های توربین بادی گرفته تا صفحه‌های لمسی انعطاف پذیر و اجزای باتری لیتیوم - یون، می‌توان از این نانولوله‌ها استفاده کرد.

فناوری اصلی ساخت فیلم‌های نانولوله کربنی تک دیواره (SWCNT)، روشی به نام لایه‌نشانی شیمیایی از فاز بخار (CVD) است.

روش لایه‌نشانی شیمیایی از فاز بخار کاتالیست شناور (آئروسل) برای تولید فیلم‌های نازک استفاده می‌شود، زیرا می‌توان آن را در یک مرحله واحد انجام داد. در این روش، جریان‌های گازی منبع کربن (مواد اولیه کربن برای رشد نانولوله‌ها، مانند هیدروکربن‌ها، مونوکسید کربن، اتانول و غیره) و پیش ساز کاتالیزور (به طور معمول نانوذرات آهن) را وارد راکتور می‌کند. دمای بالا مواد اولیه را به نانوذرات کاتالیزوری برده و به دنبال آن تجزیه منبع کربنی و رسوب کربنی بر روی سطح آنها انجام می‌شود، در ادامه نانولوله‌ها روی کاتالیزور رشد می‌کنند و در نهایت یک شبکه دو بعدی از فیلم حاوی نانولوله‌کربنی تک‌جداره به دست می‌آید.

انتخاب منبع کربن به خصوصیات مورد نظر نانولوله‌ها بستگی دارد. مونوکسید کربن با هزینه نسبتاً متوسط، کیفیت محصول بالایی را برای کاربردهای اپتیک و الکترونیک فراهم می کند. برای حل این مشکل، محققان به طور معمول از پروموتورهای رشد استفاده می‌کنند، ترکیبات اضافی در راکتور CVD باعث افزایش رشد نانولوله یا بهبود فعال سازی کاتالیزور و/یا افزایش طول عمر می شوند.