روش‌های تولید نانو لوله های کربنی

روش‌های تولید نانو لوله های کربنی

بعد از آن که در سال 1991 ایجیما اولین نانولوله‌ را درکربن دوده‌ای حاصل از تخلیه قوس الکتریکی مشاهده کرد، محققان زیادی در جهت بسط و گسترش روش‌های رشد برآمده‌اند تا بتوانند مواد خالص‌تر با خواص کنترل شده مورد نظر تولید کنند. اما با آن که روش‌های زیادی برای تولید نانولوله‌های کربنی ارائه شده است،‌ سنتز آن ها در دمای اتاق تاکنون به صورت مشکلی لاینحل باقی مانده است. دانشمندان تاکنون این مواد را در محدوده دمایی 200 تا700 درجه سانتیگراد با بازده کمتر از 70 درصد و حتی پس از چندین بار خالص‌سازی با درجهخلوص حداکثر 95 -70 درصد تولید کرده‌اند. در زیر چند روش عمده در سنتز نانولوله‌ها مورد بحث اجمالی قرار می‌گیرد. بدون شک بهینه سازی و کنترل این روش‌ها می‌تواند توان بالقوهنانولوله‌ها را پدیدار نماید.

1- روش تخلیه قوس

در این روش اتم‌های کربن به وسیله عبور جریان بالا از دو قطب آندو کاتد در داخل پلاسمای گاز هلیم داغ شده و بخار می‌شوند.

2- روش تابش لیزر

در این روش پالس‌های قوی شده اشعه لیزر به طرف یک هدف کربنی که شامل 5 درصد اتمی نیکل و کبالت است پرتاب می‌شوند.

3- رسوب بخار شیمیایی(CVD)

این روش شامل حرارت دادن مواد کاتالیزوری تا درجه حرارت های بالا در یک کوره لوله‌ای شکل و عبور یک گاز هیدروکربنی در سراسر لوله برای یک مدت زمان معین می‌باشد.

دو روش تخلیه قوس و تابش لیزر برای زمان طولانی، روش‌های تقریباً کاملی برای تولید نانولوله‌های تک جداره بودند. اما از آنجایی که هر دو روش مبتنی بر بخار اتم‌های کربن درون محفظه کوچک هستند اولاً میزان تولید نانولوله پایین می‌باشد، ثانیاً نانولوله‌هایی که به صورت تبخیری تهیه می‌شوند به صورت در هم پیچیده هستند؛در این صورت برای خالص و تمیز کردن آن ها با مشکل مواجه‌اند. روش رسوب بخار نیز با چالش‌هایی مواجه است چرا که برای تولید نانولوله‌های کربنی چند جداره چگالی بالایی از عیوب در ساختارشان به وجود می‌آید. این عیوب به خاطر دمای پایین رشد می‌باشد که مقدار انرژی لازم برای بازپخت (آنیل) نانولوله‌ و تکمیل ساختارش را فراهم نمی‌کند. همچنین این روش منجر به مداری شامل هر نوع نانولوله‌های هادی و نیمه‌هادی می‌شود. همچنین رشد نانولوله‌ها دلخواه بوده و قطر آن ها بزرگ است در حالی که نانولوله‌های با قطر کمتر در کلید زنی مناسب‌ترند. با این وجود تمرکز محققان بر روی روش رسوب‌دهی بخار است زیرا تولید انبوه در حد کیلوگرم را میسر می‌سازد و می‌توان کنترل قابل قبولی بر مکانیزم رشد داشت.