탄소 나노튜브(CNT)는 산화 및 분해가 시작되기 전에 공기 중에서 최대 약 500°C의 온도를 견딜 수 있습니다. 이 온도 임계값은 특히 공기 노출이 불가피한 환경에서 CNT의 준비 및 적용에 매우 중요합니다.
자세한 설명:
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흑연과 CNT의 산화:
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CNT의 원료인 흑연은 산소에 민감하며 약 500°C(932°F)의 온도에서 공기에 노출되면 산화가 시작됩니다. 이 산화 과정은 특정 조건에서 하루에 최대 1%까지 급격한 질량 손실을 초래할 수 있습니다. 고온의 공기에 지속적으로 노출되면 재료의 두께가 감소하고 결국 구조적으로 파손될 수 있습니다. 이러한 흑연의 특성은 유사한 조건에 노출되었을 때 CNT의 안정성과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다.작동 온도 및 환경:
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흑연, 더 나아가 CNT의 작동 온도는 산소 수준이 낮거나 진공 상태인 통제된 환경에서 훨씬 더 높을 수 있습니다. 예를 들어 흑연은 10-2 토르 이하의 압력에서 최대 2450°C(4442°F)까지, 10-4 토르에서는 최대 2150°C(3902°F)까지 사용할 수 있습니다. 이러한 조건은 공기 중 CNT를 실제로 사용하는 대부분의 응용 분야에서는 일반적이지 않지만, 제어된 조건에서 더 높은 온도로 작동할 수 있는 가능성을 보여줍니다.
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준비 기술 및 온도 제어:
CNT의 제조에는 종종 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)과 같은 기술이 사용되며, 이는 고품질 CNT를 성장시키는 데 필요한 기판 온도를 낮출 수 있습니다. 기존에는 800°C 이상의 온도가 필요했지만, PECVD의 발전으로 120°C의 낮은 온도에서도 CNT를 성장시킬 수 있게 되었습니다. 이러한 온도 감소는 사용 가능한 재료와 기판에 대한 제약을 완화할 뿐만 아니라 고온 산화 영역을 피함으로써 CNT의 무결성을 유지하는 데도 도움이 됩니다.
애플리케이션에 대한 시사점:
