يمكن تصنيع الأنابيب النانوية الكربونية النانوية (CNTs) من خلال عدة طرق، حيث يعتبر الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) الأكثر انتشارًا للإنتاج التجاري. وتنطوي هذه الطريقة على استخدام المحفزات والغازات الهيدروكربونية لتنمية الأنابيب النانوية الكربونية على الركيزة. وتشمل الطرق الأخرى الاستئصال بالليزر، والتفريغ القوسي، والترسيب الكيميائي المعزز بالبلازما بالبخار (PECVD)، والذي يسمح بتخليقها في درجات حرارة أقل. وتستكشف الأساليب الناشئة استخدام المواد الأولية الخضراء أو النفايات، مثل ثاني أكسيد الكربون الملتقط بالتحليل الكهربائي في الأملاح المنصهرة أو التحلل الحراري للميثان لإنتاج النانوتينات المدمجة مع تقليل التأثير البيئي إلى أدنى حد ممكن.
طرق التوليف:
-
ترسيب البخار الكيميائي (CVD): تُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع في الصناعة نظرًا لقابليتها للتطوير وقدرتها على إنتاج ألياف CNTs عالية الجودة. في عملية الترسيب الكيميائي القابل للتفكيك بالبخار (CVD)، يتم تعريض ركيزة مغطاة بجزيئات محفّز لغاز هيدروكربوني عند درجات حرارة عالية. ويتحلل الغاز على سطح المحفز، وتترسب ذرات الكربون لتكوين أنابيب ثلاثي القصدير النفطي. يمكن تحسين العملية عن طريق ضبط المعلمات مثل درجة الحرارة ومعدل تدفق الغاز ونوع المحفز.
-
الترسيب الكيميائي بالبخار المعزز بالبلازما (PECVD): يستخدم الترسيب بالبخار الكيميائي المعزز بالبلازما لتعزيز التفاعل الكيميائي عند درجات حرارة منخفضة، مما يجعله مناسبًا لترسيب النانوتينات المدمجة CNTs على ركائز حساسة للحرارة مثل الزجاج. وتعد هذه الطريقة واعدة للتطبيقات التي تتطلب معالجة في درجات حرارة منخفضة، مثل تكامل الإلكترونيات.
-
الاستئصال بالليزر وتفريغ القوس الكهربائي: هاتان الطريقتان هما الطريقتان السابقتان المستخدمتان في تخليق النانوتينات المدمجة. يستخدم الاجتثاث بالليزر ليزر عالي الطاقة لتبخير هدف من الجرافيت، بينما يتضمن التفريغ القوسي توليد قوس كهربائي بين قطبين من الجرافيت. وتنتج كلتا الطريقتين نانوميترات CNTs ولكنهما أقل قابلية للتحكم والتوسع مقارنةً بالتفريغ القابل للتطوير باستخدام التفريغ القوسي.
-
الطرق الناشئة باستخدام المواد الأولية الخضراء أو النفايات: وتشمل هذه الطرق عمليات مثل التحليل الكهربائي لثاني أكسيد الكربون في الأملاح المنصهرة والتحلل الحراري للميثان. وتهدف هذه الطرق إلى تحويل غازات النفايات إلى نترات ثلاثية الأبعاد ذات قيمة، مما قد يقلل من الأثر البيئي ويوفر مصدراً مستداماً للكربون.
طرق التنقية:
تُعد تنقية النيتروز النفثالينات المدمجة أمرًا بالغ الأهمية لأن عملية التوليف غالبًا ما ينتج عنها مخاليط من النيتروز النفثالينات المدمجة ذات الهياكل والأحجام المختلفة، بالإضافة إلى الشوائب مثل الكربون غير المتبلور وجزيئات المحفزات المعدنية. وتشمل طرق التنقية الشائعة ما يلي:
-
الأكسدة: استخدام عوامل مؤكسدة قوية مثل حمض النيتريك لحرق الشوائب بشكل انتقائي مع ترك النيتروز النفثالينات سليمة. يمكن لهذه الطريقة أيضًا أن تجعل هذه الطريقة وظيفية للنوابض الكربونية CNTs، مما يحسن قابليتها للذوبان والتفاعل.
-
تقنيات الفصل: بما في ذلك الطرد المركزي والكروماتوغرافيا والرحلان الكهربائي، والتي يمكن أن تفصل بين النانوتينات النفثالينات على أساس خصائصها الفيزيائية والكيميائية.
-
الطرق الميكانيكية: مثل الصوتيات والترشيح، والتي يمكن أن تفصل فيزيائيًا بين النانوتيدات الصنوبرية المدمجة من الشوائب.
تتطور طرق التوليف والتنقية هذه باستمرار لتحسين جودة واستدامة إنتاج النانوتينات النفثالينات المدمجة CNT، مما يجعلها أكثر قابلية للتطبيق في مجموعة واسعة من التطبيقات.
جرب أحدث ما توصلت إليه تكنولوجيا CNT مع KINTEK SOLUTION، حيث يلتقي الابتكار مع الاستدامة. صُممت مجموعتنا الشاملة من منتجات وخدمات CNT، بما في ذلك أحدث طرق التوليف والتنقية، لتمكين تطبيقاتك البحثية والصناعية. استكشف مستقبل المواد اليوم مع KINTEK SOLUTION - حيث تسير الجودة والمسؤولية البيئية جنبًا إلى جنب. انضم إلى ثورتنا وارتقِ بمشاريعك إلى آفاق جديدة.
