Механизм роста углеродных нанотрубок (УНТ) в основном включает в себя использование каталитического химического осаждения из паровой фазы (CVD). В этом процессе используется металлический катализатор для облегчения реакции газа-предшественника на подложке, что позволяет выращивать УНТ при более низких температурах, чем это возможно в других случаях. Ключевыми элементами этого механизма являются выбор катализатора, выбор газа-предшественника и контроль параметров процесса, таких как температура и давление.
Выбор катализатора:
Катализатор играет решающую роль в зарождении и росте УНТ. Обычно в качестве катализаторов используются такие металлы, как железо, кобальт и никель, которые способны диссоциировать углеродсодержащие газы и обеспечивать поверхность для атомов углерода, чтобы они могли зарождаться и расти в нанотрубки. Выбор катализатора влияет на диаметр, хиральность и качество УНТ.Газ-предшественник:
Газ-предшественник, обычно углеводород, такой как метан, этилен или ацетилен, служит источником углерода для роста УНТ. Газ вводится в реакционную камеру, где он взаимодействует с частицами катализатора. В результате разложения газа-предшественника на поверхности катализатора высвобождаются атомы углерода, которые затем образуют УНТ.
Параметры процесса:
Контроль параметров процесса имеет большое значение для успешного синтеза УНТ. Температура является важнейшим фактором, поскольку она влияет на активность катализатора и скорость разложения газа-предшественника. Давление и скорость потока газа также играют важную роль в определении скорости роста и качества УНТ. Оптимальные условия зависят от конкретного катализатора и используемого газа-предшественника.
Скорость и качество роста:
