وتتضمن طرق نمو الأنابيب النانوية في المقام الأول ثلاث تقنيات رئيسية: الاستئصال بالليزر، والتفريغ القوسي، والترسيب الكيميائي للبخار (CVD)، مع كون الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) هو الأكثر هيمنة من الناحية التجارية. بالإضافة إلى ذلك، هناك اختلافات وتطورات في هذه الأساليب، مثل الترسيب الكيميائي المعزز بالبلازما بالبخار (PECVD) واستخدام مواد تغذية بديلة مثل ثاني أكسيد الكربون والميثان.
الاستئصال بالليزر والتفريغ القوسي:
هذه هي الطرق التقليدية لإنتاج الأنابيب النانوية الكربونية. وينطوي الاستئصال بالليزر على تبخير الكربون بالليزر، بينما يستخدم التفريغ القوسي قوساً كهربائياً عالي التيار بين أقطاب الكربون لتوليد الحرارة اللازمة لتبخير الكربون. وتتطلب كلتا الطريقتين درجات حرارة عالية وفعالة ولكنهما أقل استخداماً في الأوساط التجارية بسبب كثافة الطاقة وتعقيد العمليات.الترسيب الكيميائي للبخار (CVD):
-
الترسيب الكيميائي بالترسيب بالبخار الكيميائي هو الطريقة الأكثر انتشاراً للإنتاج التجاري للأنابيب النانوية الكربونية. وهي تنطوي على تحلل غاز يحتوي على الكربون عند درجات حرارة عالية (عادةً فوق 800 درجة مئوية) على ركيزة مغطاة بمحفز. وتسهل جزيئات المحفز نمو الأنابيب النانوية من خلال توفير مواقع التنوي. وتسمح تقنية CVD بالتحكم بشكل أفضل في خصائص الأنابيب النانوية واتجاهها، مما يجعلها مناسبة لمختلف التطبيقات.طرق CVD المعدلة:
-
الترسيب الكيميائي بالبخار المعزز بالبلازما (PECVD): تستخدم هذه الطريقة البلازما لتعزيز التفاعلات الكيميائية التي تنطوي عليها عملية الترسيب الكيميائي بالبخار الكيميائي المعزز بالبلازما (PECVD)، مما يسمح بدرجات حرارة ترسيب أقل (ربما أقل من 400 درجة مئوية). وهذا مفيد للتطبيقات التي تتطلب ترسيبًا على ركائز حساسة للحرارة، مثل الزجاج لأجهزة الانبعاثات الميدانية. يعزز PECVD نشاط المواد المتفاعلة، مما يؤدي إلى نمو أكثر كفاءة وتحكمًا في نمو الأنابيب النانوية.
استخدام مواد التغذية البديلة: تشمل الابتكارات في مجال التفريغ الكهروضوئي المقطعي استخدام أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون المحتجز بالتحليل الكهربائي في الأملاح المنصهرة والتحلل الحراري للميثان. وتهدف هذه الطرق إلى الاستفادة من النفايات أو المواد الأولية الخضراء، مما يقلل من الأثر البيئي وربما يخفض التكاليف. على سبيل المثال، يحول التحلل الحراري للميثان الميثان إلى هيدروجين وكربون صلب، بما في ذلك الأنابيب النانوية، مما يؤدي إلى عزل انبعاثات الكربون بشكل فعال.
التحديات والاعتبارات:
