탄소 나노튜브(CNT)의 합성에는 주로 레이저 제거, 아크 방전, 화학 기상 증착(CVD) 등 세 가지 주요 방법이 사용됩니다. 이 중 CVD는 다목적성과 확장성으로 인해 연구 및 상업적 응용 분야 모두에서 가장 널리 사용되는 기술입니다.
화학 기상 증착(CVD):
CVD는 탄소 함유 가스를 고온에서 분해하여 기판에 나노튜브 형태로 탄소를 증착하는 공정입니다. 이 방법을 사용하면 CNT의 크기와 정렬을 정밀하게 제어할 수 있어 전자, 복합재, 에너지 저장 등 다양한 응용 분야에 적합합니다. CVD에 필요한 온도는 일반적으로 800°C 이상이지만, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)의 발전으로 훨씬 낮은 온도(400°C 이하)에서도 합성이 가능해졌습니다. 이는 특히 현장 방출 애플리케이션을 위해 유리와 같이 온도에 민감한 기판과 CNT를 통합하는 데 유용합니다.플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD):
PECVD는 플라즈마를 사용하여 증착 공정과 관련된 화학 반응을 강화함으로써 필요한 온도를 낮춥니다. 이 기술은 나노 전자 소자와 기존의 마이크로 일렉트로닉스 처리 기술을 결합하는 데 필수적인 저온에서 CNT를 현장에서 제조하는 데 매우 중요합니다. 저온에서 CNT를 합성할 수 있는 능력은 초대용량 및 초대형 집적 회로를 만들 수 있는 가능성을 열어줍니다.
공급 원료 혁신:
기존의 CVD 방식은 메탄이나 에틸렌과 같은 탄화수소를 공급 원료로 사용하는 경우가 많습니다. 그러나 CNT 합성을 위해 친환경 또는 폐기물 공급 원료를 사용하는 것에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 예를 들어, 용융염에서 전기분해로 포집한 이산화탄소를 사용할 수 있지만, 이렇게 생산된 CNT의 품질에 대한 우려가 있습니다. 메탄을 수소와 고체 탄소(CNT 포함)로 직접 열분해하는 메탄 열분해는 또 다른 새로운 방법입니다. 카본메타 테크놀로지스나 헌츠맨과 같은 기업들은 폐기물이나 부산물 메탄을 원료로 사용하여 탄소 배출을 온실가스로 방출하지 않고 물리적 형태로 고정할 수 있는 방법을 모색하고 있습니다.
프로세스 최적화 및 수명 주기 평가:
