يمكن تصنيع الأنابيب النانوية الكربونية باستخدام طرق مختلفة، بما في ذلك التبخير بالليزر، والترسيب بالبخار الكيميائي (CVD)، والترسيب بالبخار الكيميائي المعزز بالبلازما (PECVD). تنطوي طريقة التبخير بالليزر على استخدام ليزر عالي الطاقة لتبخير هدف الكربون، الذي عادة ما يكون ممزوجًا بمحفز، في فرن بدرجة حرارة عالية. ثم يتكثف الكربون المتبخر ليشكل أنابيب نانوية. وتُعرف هذه الطريقة بإنتاج أنابيب نانوية كربونية أحادية الجدار عالية الجودة ذات خصائص يمكن التحكم فيها.
التخليق بالتبخير بالليزر:
في طريقة التبخير بالليزر، يتم استخدام ليزر نابض، مثل ليزر ثاني أكسيد الكربون أو ليزر Nd:YAG، لتسخين هدف من الجرافيت يحتوي على كمية صغيرة من المحفز المعدني (مثل الحديد أو الكوبالت أو النيكل) في فرن كوارتز عند درجات حرارة تتراوح بين 1200 درجة مئوية و1400 درجة مئوية. وتؤدي الطاقة المكثفة من الليزر إلى تبخير جزيئات الجرافيت والمحفز التي تتجمع وتتكثف في المناطق الأكثر برودة في الفرن لتكوين أنابيب الكربون النانوية. وتسمح هذه الطريقة بإنتاج أنابيب نانوية كربونية عالية النقاء بأقطار وأطوال موحدة نسبيًا، مما يجعلها مناسبة لمختلف التطبيقات.خصائص الأنابيب النانوية الكربونية:
- تتميز الأنابيب النانوية الكربونية بخصائص استثنائية بسبب بنيتها الفريدة. فهي تتألف من صفائح الجرافين الملفوفة، مما يمنحها قوة ميكانيكية استثنائية وموصلية كهربائية وموصلية حرارية. وتعد أنابيب CNTs أقوى من الفولاذ وأخف وزنًا من الألومنيوم، وتتميز بتوصيل كهربائي يمكن أن ينافس النحاس. كما أن توصيلها الحراري عالٍ للغاية ويضاهي توصيل الماس. وتجعل هذه الخصائص من الأنابيب النانوية الكربونية المتناهية الصغر مثالية لمجموعة واسعة من التطبيقات.تطبيقات الأنابيب النانوية الكربونية:
- المواد الإنشائية: نظراً لقوتها العالية ووزنها الخفيف، تُستخدم أنابيب الكربون النانوية النانوية في المواد المركبة لتعزيز الخواص الميكانيكية للمواد المستخدمة في صناعة الطيران والسيارات والمعدات الرياضية.
- الإلكترونيات: أشباه الموصلات: يمكن استخدام ألياف CNTs كأشباه موصلات في الأجهزة الإلكترونية، بما في ذلك الترانزستورات، نظراً لفجوة النطاق التي يمكن التحكم فيها وحركتها العالية.
- تخزين الطاقة: تُستخدم في البطاريات والمكثفات الفائقة لتحسين سعة تخزين الطاقة ومعدلات الشحن/التفريغ.
- التطبيقات الطبية الحيوية: يمكن استخدام النانوتينات النفثالينات المدمجة في توصيل الأدوية وهندسة الأنسجة وأجهزة الاستشعار الحيوية.
الانبعاثات الميدانية: تُستخدم ألياف CNTs في شاشات عرض الانبعاثات الميدانية (FEDs) ومصادر الإلكترونات نظراً لخصائصها الممتازة في الانبعاثات الميدانية.
الخاتمة:
