탄소 나노튜브(CNT)는 여러 가지 방법으로 제조되며, 상업적 응용 분야에서 가장 널리 사용되는 방법은 화학 기상 증착(CVD)입니다. 다른 방법으로는 레이저 제거, 아크 방전, 녹색 또는 폐기물 공급 원료를 사용하는 새로운 기술 등이 있습니다.
화학 기상 증착(CVD): CVD는 CNT를 상업적으로 생산하기 위한 주요 방법입니다. 탄화수소 가스를 고온에서 금속 촉매로 분해하여 탄소 나노튜브를 형성하는 방식입니다. 이 공정은 일산화탄소를 공급 원료로 사용하는 등 추가적으로 수정하여 효율성을 높이고 CNT의 특성을 제어할 수 있습니다.
레이저 어블레이션 및 아크 방전: 레이저를 사용하여 흑연 타겟을 제거하거나 전기 아크를 가하여 CNT를 생산하는 전통적인 방법입니다. 이러한 방법은 에너지 소비가 많고 CVD에 비해 수율이 낮기 때문에 상업적 환경에서는 덜 일반적입니다.
친환경 또는 폐기물 공급 원료를 사용하는 새로운 방법: 새로운 방법은 지속 가능성에 중점을 두며 용융 염에서의 이산화탄소 전기 분해 및 메탄 열분해와 같은 기술을 포함합니다. 이산화탄소 전기분해는 CO2를 포집하여 CNT로 전환하는 방식이지만, 생산된 물질의 품질에 대한 우려가 있습니다. 메탄 열분해는 메탄을 직접 수소와 고체 탄소로 분해하며, 여기에는 CNT가 포함될 수 있습니다. 이 방법은 탄소 배출을 격리하기 위한 방법으로 CarbonMeta Technologies 및 Huntsman과 같은 회사에서 연구하고 있습니다.
공정 매개변수 및 품질 관리: 특히 CVD에서 CNT 합성의 성공 여부는 온도, 압력, 가스 유량, 촉매의 특성과 같은 다양한 파라미터에 따라 달라집니다. 학계에서는 성장 조건을 최적화하고 CNT의 품질을 개선하기 위해 이러한 매개변수를 광범위하게 연구해 왔습니다. 이 연구는 에너지 및 재료 효율을 목표로 하는 CNT 합성을 위한 일반적인 접근법을 개발하는 데 도움이 됩니다.
요약하자면, 탄소 나노튜브 제조에는 다양한 기술이 사용되며, 그 중 CVD가 가장 상업적으로 실용적인 기술입니다. 업계에서는 아직 개발 단계에 있지만 친환경 또는 폐기물 공급 원료를 사용하는 보다 지속 가능한 방법도 모색하고 있습니다. 공정 파라미터를 지속적으로 개선하는 것은 CNT의 품질과 수율을 향상시켜 다양한 애플리케이션에 적합하도록 하는 데 매우 중요합니다.
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