Углеродные нанотрубки (УНТ) могут выдерживать на воздухе температуру примерно до 500 °C, прежде чем начнут окисляться и разрушаться. Этот температурный порог имеет решающее значение для подготовки и применения УНТ, особенно в условиях, когда воздействие воздуха неизбежно.
Подробное объяснение:
-
Окисление графита и УНТ:
-
Графит, материал, из которого получают УНТ, чувствителен к кислороду и начинает окисляться при контакте с воздухом при температуре около 500°C (932°F). Этот процесс окисления может привести к быстрой потере массы, до 1 % в день при определенных условиях. Постоянное воздействие повышенных температур на воздухе приводит к уменьшению толщины материала и, в конечном счете, к его структурному разрушению. Эта характеристика графита напрямую влияет на стабильность и долговечность УНТ при воздействии аналогичных условий.Эксплуатационные температуры и условия:
-
Рабочие температуры для графита и, соответственно, УНТ могут быть значительно выше в контролируемых средах с пониженным содержанием кислорода или в вакууме. Например, графит можно использовать при температуре до 2450°C (4442°F) при давлении до 10-2 торр и до 2150°C (3902°F) при 10-4 торр. Эти условия не являются типичными для большинства практических применений УНТ в воздухе, но они подчеркивают потенциал высокотемпературных операций в контролируемых условиях.
-
Методы подготовки и контроль температуры:
Для получения УНТ часто используются такие методы, как химическое осаждение из паровой фазы с усилением плазмы (PECVD), которые позволяют снизить температуру подложки, необходимую для выращивания высококачественных УНТ. Традиционно для этого требовались температуры выше 800 °C, однако прогресс в области PECVD позволил выращивать УНТ при температуре всего 120 °C. Такое снижение температуры не только облегчает ограничения на используемые материалы и подложки, но и помогает сохранить целостность УНТ, избегая зоны высокотемпературного окисления.
Последствия для применения:
