탄소 나노튜브(CNT)는 레이저 증착, 화학 기상 증착(CVD), 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 등 다양한 방법을 사용하여 합성할 수 있습니다. 레이저 증발 방법은 고출력 레이저를 사용하여 일반적으로 촉매와 혼합된 탄소 타겟을 고온 용광로에서 기화시키는 방식입니다. 그런 다음 기화된 탄소가 응축되어 나노튜브를 형성합니다. 이 방법은 제어 가능한 특성을 가진 고품질의 단일벽 탄소 나노튜브(SWCNT)를 생산하는 것으로 알려져 있습니다.
레이저 증발에 의한 합성:
레이저 증발법에서는 CO2 또는 Nd:YAG 레이저와 같은 펄스 레이저를 사용하여 약 1200°C~1400°C의 석영 오븐에서 소량의 금속 촉매(예: 철, 코발트 또는 니켈)가 포함된 흑연 타겟을 가열합니다. 레이저의 강렬한 에너지가 흑연과 촉매 입자를 기화시킨 다음 오븐의 더 차가운 영역에서 재결합하고 응축하여 탄소 나노튜브를 형성합니다. 이 방법을 사용하면 비교적 균일한 직경과 길이의 고순도 SWCNT를 생산할 수 있어 다양한 애플리케이션에 적합합니다.탄소 나노튜브의 특성:
- 탄소 나노튜브는 독특한 구조로 인해 뛰어난 특성을 보입니다. 말아 올린 그래핀 시트로 구성되어 있어 뛰어난 기계적 강도, 전기 전도성, 열 전도성을 제공합니다. CNT는 강철보다 강하고 알루미늄보다 가벼우며 구리에 필적할 수 있는 전기 전도성을 가지고 있습니다. 열전도율도 다이아몬드에 필적할 정도로 매우 높습니다. 이러한 특성 덕분에 CNT는 다양한 응용 분야에 이상적입니다.탄소 나노튜브의 응용 분야:
- 구조용 재료: 강도가 높고 가벼워 항공우주, 자동차, 스포츠 장비에 사용되는 재료의 기계적 특성을 향상시키기 위해 복합재료에 사용됩니다.
- 전자 제품: CNT는 제어 가능한 밴드갭과 높은 캐리어 이동성으로 인해 트랜지스터를 비롯한 전자 기기의 반도체로 사용될 수 있습니다.
- 에너지 저장: CNT는 배터리와 슈퍼커패시터에 사용되어 에너지 저장 용량과 충전/방전 속도를 향상시킵니다.
- 바이오메디컬 애플리케이션: CNT는 약물 전달, 조직 공학 및 바이오센서에 사용하기 위해 기능화될 수 있습니다.
전계 방출: CNT는 우수한 전계 방출 특성으로 인해 전계 방출 디스플레이(FED) 및 전자 소스에 사용됩니다.
결론:
