탄소 나노튜브(CNT)는 다양한 기술을 사용하여 합성되며, 각 기술마다 고유한 파라미터와 조건이 있어 생산된 CNT의 품질과 특성에 영향을 미칩니다.
탄소 나노튜브의 기술은 무엇인가요? 4가지 주요 방법 설명
1. 화학 기상 증착(CVD)
화학기상증착법(CVD)은 CNT를 생산하기 위한 주요 상업적 공정입니다.
이 공정은 고온에서 탄화수소 가스를 촉매로 분해하는 것을 포함합니다.
이 공정은 일산화탄소, 용융염에서 전기분해로 포집한 메탄 또는 이산화탄소와 같은 녹색 또는 폐기물 원료 등 다양한 공급 원료를 사용하도록 수정할 수 있습니다.
CVD 공정을 통해 체류 시간, 유속, 성장 압력 등의 파라미터를 조정하여 CNT의 직경과 정렬을 제어할 수 있습니다.
2. 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD)
PECVD는 플라즈마를 사용하여 화학 반응을 향상시키는 보다 복잡한 CVD의 변형입니다.
이 방법을 사용하면 더 낮은 온도에서 CNT를 성장시킬 수 있습니다.
케임브리지 대학의 호프만 등은 탄화수소 가스로 아세틸렌을 사용하여 120°C에서 수직으로 정렬된 나노섬유를 성공적으로 성장시켰습니다.
PECVD 공정은 플라즈마 화학, 전기장 효과, 표면 화학 등 다양한 요인에 의해 영향을 받으며, 이는 CNT의 성장 특성을 결정합니다.
3. 레이저 어블레이션 및 아크 방전
이는 CNT 합성을 위한 전통적인 방법입니다.
레이저 어블레이션은 레이저 빔으로 탄소를 기화시키는 것입니다.
아크 방전은 두 흑연 전극 사이에 전기 아크를 사용하여 탄소 증기를 생성합니다.
두 방법 모두 고품질의 CNT를 생산할 수 있지만 CVD 방법에 비해 제어 및 확장성이 떨어집니다.
4. 새로운 기술 및 공급 원료
CNT 생산에 친환경 또는 폐기물 공급 원료를 사용하는 연구가 진행 중입니다.
예를 들어 메탄 열분해는 메탄을 CNT를 포함한 수소와 고체 탄소로 분해합니다.
이 접근 방식은 CNT를 생산할 뿐만 아니라 탄소 격리를 통해 온실가스 배출을 줄이는 데도 도움이 됩니다.
이러한 각 기술에는 장점과 과제가 있으며, 확장성과 CNT 특성에 대한 제어로 인해 가장 널리 채택되고 있는 기술은 CVD와 PECVD입니다.
그러나 기술 선택은 특정 애플리케이션 요구 사항과 원하는 CNT의 특성에 따라 달라집니다.
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