يتم تصنيع الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs) في المقام الأول باستخدام الترسيب الكيميائي للبخار (CVD)، وهي تقنية تسمح بالنمو المتحكم فيه لمختلف البنى النانوية بسرعات عالية، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات الصناعية. وتتضمن عملية الترسيب الكيميائي بالترسيب بالبخار الكيميائي استخدام درجات حرارة عالية وسلائف كيميائية محددة لتسهيل تكوين النانو ثنائي الفينيل ثلاثي الأبعاد. وبينما استُخدمت الطرق التقليدية مثل الاستئصال بالليزر والتفريغ القوسي في البداية، أصبحت عملية التفريغ القابل للقطع CVD هي العملية التجارية السائدة بسبب قابليتها للتطوير وتعدد استخداماتها.
شرح تفصيلي:
-
الترسيب الكيميائي للبخار (CVD):
-
CVD هي طريقة مستخدمة على نطاق واسع لتخليق الأنابيب النانوية الكربونية. وتنطوي هذه التقنية على تحلل الغازات الهيدروكربونية عند درجات حرارة عالية (عادةً فوق 600 درجة مئوية) في وجود محفزات معدنية، مثل الحديد أو الكوبالت أو النيكل. وغالبًا ما يتم ترسيب المحفزات المعدنية على ركيزة على شكل جسيمات نانوية. وعندما يتدفق الغاز الهيدروكربوني فوق المحفِّز، يتحلل وتترسب ذرات الكربون على جزيئات المحفِّز، مما يؤدي إلى نمو الأنابيب النانوية إلى الخارج.معلمات العملية:
-
يعتمد نجاح تخليق الأنابيب النانوية النانوية عبر التفريغ القابل للذوبان على عدة بارامترات، بما في ذلك درجة الحرارة والضغط ومعدلات تدفق الغاز ونوع المحفز وتركيزه. يجب التحكم في هذه المعلمات بعناية لضمان إنتاج نانومتر CNTs عالي الجودة. على سبيل المثال، يجب أن تكون درجة الحرارة عالية بما يكفي لتحلل الغاز الهيدروكربوني ولكن ليس بدرجة عالية جدًا بحيث تتلف المحفز أو الركيزة.
-
الحفز بالتقنية CVD والمواد الأولية:
تم تطوير طرق معدّلة للتقنية التحفيزية بالقطع CVD لتحسين كفاءة واستدامة إنتاج النانوتينات المقطعية الكثيفة. وينطوي أحد هذه التعديلات على استخدام أول أكسيد الكربون كمادة وسيطة يمكن أن تعزز معدل نمو وجودة النيتروز النفثالينات. وبالإضافة إلى ذلك، هناك اهتمام متزايد باستخدام المواد الأولية الخضراء أو النفايات، مثل ثاني أكسيد الكربون المستخلص بالتحليل الكهربائي في الأملاح المنصهرة أو التحليل الحراري للميثان، لإنتاج النانوتينات المكلورة. وتهدف هذه الطرق إلى تقليل الأثر البيئي واستخدام النفايات بفعالية.
التحديات والتوجهات المستقبلية:
