تعد طريقة الترسيب الكيميائي للبخار CVD تقنية مستخدمة على نطاق واسع لتحضير الأنابيب النانوية الكربونية (CNTs). وتنطوي هذه الطريقة على استخدام خليط غاز أو بخار يتم تسخينه في غرفة مفرغة من الهواء لبدء تفاعل كيميائي، والذي يقوم بترسيب ذرات الكربون على ركيزة لتشكيل أنابيب نانوية.
ملخص طريقة CVD لتحضير الأنابيب النانوية الكربونية:
تتضمن عملية التفريغ القابل للقطع CVD لتخليق الأنابيب النانوية الكربونية عادةً الخطوات التالية: إدخال غاز سليفة في غرفة تفريغ، وتسخين الخليط لبدء تفاعل كيميائي، وترسيب ذرات الكربون على ركيزة مغطاة بمحفز لتكوين أنابيب نانوية. وتُفضل هذه الطريقة لقدرتها على إنتاج هياكل عالية الجودة يمكن التحكم فيها على نطاق واسع نسبيًا.
-
الشرح التفصيلي:مقدمة غاز السلائف:
-
في عملية التفريغ القابل للذوبان بالقنوات CVD، يتم إدخال غاز سليفة - غالبًا ما يكون هيدروكربون مثل الميثان أو الإيثيلين - في غرفة تفريغ. يحتوي هذا الغاز على ذرات الكربون اللازمة لتشكيل الأنابيب النانوية.التسخين والتفاعل الكيميائي:
-
يتم تسخين خليط الغاز إلى درجات حرارة عالية، تتراوح عادةً بين 500 درجة مئوية و1200 درجة مئوية، اعتماداً على الظروف والمواد المستخدمة. ويؤدي هذا التسخين إلى حدوث تفاعل كيميائي حيث يتحلل غاز السلائف ويطلق ذرات الكربون.الترسيب على الركيزة:
-
تترسب ذرات الكربون المنطلقة بعد ذلك على ركيزة تم طلاؤها بمحفز، مثل الحديد أو الكوبالت أو النيكل. ويؤدي العامل الحفاز دورًا حاسمًا في توجيه نمو الأنابيب النانوية. حيث تصطف ذرات الكربون على طول جزيئات المحفز، وتشكل هياكل أسطوانية.النمو المتحكم فيه والحصاد:
يمكن التحكم في نمو الأنابيب النانوية عن طريق ضبط المعلمات مثل درجة الحرارة ومعدلات تدفق الغاز ونوع المحفز المستخدم. وبمجرد تحقيق الطول والكثافة المطلوبين، يتم حصاد الأنابيب النانوية من الركيزة.المزايا والتحديات:
تُفضّل طريقة التفريغ القابل للقنوات CVD لقابليتها للتطوير والقدرة على إنتاج أنابيب نانوية ثلاثية الأبعاد عالية الجودة بخصائص يمكن التحكم فيها. ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات في تحسين العملية لتقليل استهلاك الطاقة وإهدار المواد والأثر البيئي. وقد استكشفت التطورات الأخيرة استخدام المواد الأولية الخضراء أو النفايات، مثل التحليل الحراري للميثان أو التحليل الكهربائي لثاني أكسيد الكربون، لجعل العملية أكثر استدامة.
الخلاصة:
