ويكون المحفز المستخدم في زراعة الأنابيب النانوية الكربونية عن طريق الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) عادةً معدنًا، والنيكل هو أحد المعادن الشائعة الاستخدام. وتنطوي هذه الطريقة على استخدام محفز معدني لتسهيل تفاعل غاز السلائف عند الركيزة، مما يتيح نمو الأنابيب النانوية الكربونية عند درجات حرارة أقل مما كان ممكنًا لولا ذلك.
شرح مفصل:
-
دور المحفزات المعدنية في عملية التفكيك المقطعي بالقنوات CVD:
-
في عملية التفريغ القابل للقسري CVD التحفيزي، يلعب المحفز المعدني دورًا حاسمًا في بدء نمو الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs) والتحكم فيها. ويوفر المحفز سطحًا يحدث فيه تحلل غاز السلائف المحتوية على الكربون، مما يؤدي إلى ترسب الكربون وتكوين الأنابيب النانوية الكربونية. ويؤثر اختيار المحفز وخصائصه تأثيرًا كبيرًا على معدل نمو الألياف الضوئية CNTs وبنيتها وجودتها.المحفزات شائعة الاستخدام:
-
كثيرًا ما يستخدم النيكل نظرًا لفعاليته وتكلفته المنخفضة نسبيًا. وتُستخدم أيضًا معادن أخرى مثل الحديد والكوبالت، وغالبًا ما يعتمد ذلك على المتطلبات المحددة للنقاط النفثالينات المدمجة مثل قطرها وطولها ومحاذاتها. وعادةً ما يتم ترسيب المحفز على ركيزة في طبقة رقيقة، كما رأينا في دراسة هوفمان وآخرون حيث تم استخدام طبقة نيكل 6 نانومتر على ركيزة من السيليكون.
-
تأثير المحفز على نمو أنابيب CNT:
-
لا يساعد العامل المحفز في خفض درجة حرارة التفاعل فحسب، بل يسمح أيضًا بالتحكم بشكل أفضل في عملية نمو الألياف الضوئية CNT. ويمكن أن تؤثر عوامل مثل سُمك طبقة المحفز، وطريقة استخدام المحفز، والمعالجة المسبقة للمحفز، على خصائص النيتروزات CNTs التي تنمو. على سبيل المثال، أظهرت الدراسة التي أجراها هوفمان وآخرون أنه يمكن التحكم في قطر النيتروزات ثلاثية الأبعاد عن طريق ضبط المعلمات مثل وقت المكوث ومعدل التدفق وضغط النمو، وكلها تتأثر بنشاط المحفز.مزايا الحفز بالقنوات CVD:
يوفر استخدام المُحفّز المعدني في عملية التفريغ القابل للذوبان CVD العديد من المزايا، بما في ذلك القدرة على نمو النانو ثنائي الفينيل عند درجات حرارة منخفضة، مما يقلل من استهلاك الطاقة وتكاليف المعدات. وبالإضافة إلى ذلك، يسمح المحفز بتحكم أفضل في الخصائص الهيكلية للنقاط النفثالينات CNTs، وهو أمر بالغ الأهمية لتطبيقها في مجالات مختلفة مثل الإلكترونيات والمواد المركبة وتخزين الطاقة.
