Углеродные нанотрубки (УНТ) могут быть синтезированы с помощью различных методов, включая лазерное испарение, химическое осаждение из паровой фазы (CVD) и химическое осаждение из паровой фазы с усилением плазмы (PECVD). Метод лазерного испарения предполагает использование мощного лазера для испарения углеродной мишени, обычно смешанной с катализатором, в высокотемпературной печи. Затем испаренный углерод конденсируется, образуя нанотрубки. Этот метод известен тем, что позволяет получать высококачественные одностенные углеродные нанотрубки (SWCNT) с контролируемыми свойствами.
Синтез методом лазерного испарения:
В методе лазерного испарения импульсный лазер, например CO2 или Nd:YAG, используется для нагрева графитовой мишени, содержащей небольшое количество металлического катализатора (например, железа, кобальта или никеля), в кварцевой печи при температуре от 1200 до 1400 °C. Интенсивная энергия лазера испаряет графит и частицы катализатора, которые затем рекомбинируют и конденсируются в более холодных областях печи, образуя углеродные нанотрубки. Этот метод позволяет получать высокочистые SWCNT с относительно однородными диаметрами и длинами, что делает их пригодными для различных применений.Свойства углеродных нанотрубок:
- Углеродные нанотрубки обладают исключительными свойствами благодаря своей уникальной структуре. Они состоят из свернутых графеновых листов, что придает им необычайную механическую прочность, электропроводность и теплопроводность. УНТ прочнее стали и легче алюминия, а по электропроводности могут соперничать с медью. Их теплопроводность также очень высока и сравнима с теплопроводностью алмаза. Эти свойства делают УНТ идеальными для широкого спектра применений.Области применения углеродных нанотрубок:
- Конструкционные материалы: Благодаря своей высокой прочности и легкости, УНТ используются в композитах для улучшения механических свойств материалов, применяемых в аэрокосмической, автомобильной промышленности и спортивном оборудовании.
- Электроника: УНТ могут использоваться в качестве полупроводников в электронных устройствах, в том числе транзисторах, благодаря контролируемой полосе пропускания и высокой подвижности носителей.
- Накопление энергии: УНТ используются в батареях и суперконденсаторах для повышения емкости хранения энергии и скорости заряда/разряда.
- Биомедицинские применения: УНТ могут быть функционализированы для использования в доставке лекарств, тканевой инженерии и биосенсорах.
Полевая эмиссия: УНТ используются в полевых эмиссионных дисплеях (ПЭД) и источниках электронов благодаря своим превосходным полевым эмиссионным свойствам.
Выводы:
