탄소 나노튜브(CNT)는 레이저 제거, 아크 방전, 화학 기상 증착(CVD)의 세 가지 주요 방법을 사용하여 합성됩니다.
3가지 방법 설명
1. 레이저 어블레이션
레이저 제거는 고출력 레이저를 사용하여 진공 상태에서 흑연 타겟을 기화시키는 방법입니다.
기화된 탄소는 냉각 시 나노튜브로 응축됩니다.
이 방법은 고품질의 단일벽 탄소 나노튜브(SWCNT)를 생산하는 데 특히 효과적입니다.
하지만 상대적으로 비싸고 다른 방법보다 확장성이 떨어집니다.
2. 아크 방전
아크 방전 방식에서는 불활성 가스 분위기에서 두 흑연 전극 사이에 직류 전류가 흐릅니다.
아크에 의해 생성된 강렬한 열이 양극을 기화시킵니다.
생성된 탄소 증기는 냉각 시 나노튜브를 형성합니다.
이 기술은 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)와 단일벽탄소나노튜브(SWCNT)를 생산할 수 있습니다.
그러나 다른 탄소성 물질이 혼합되는 경우가 많습니다.
아크 방전 방식은 비교적 간단하고 비용 효율적입니다.
하지만 제어가 어려워 제품 품질이 일관되지 않을 수 있습니다.
3. 화학 기상 증착(CVD)
CVD는 현재 가장 널리 사용되는 CNT 합성 공정입니다.
이 공정은 고온에서 금속 촉매에 탄소 함유 가스(예: 메탄 또는 에틸렌)를 분해하는 것을 포함합니다.
가스에서 나온 탄소 원자가 촉매 입자에 침착하여 나노튜브를 형성합니다.
CVD를 사용하면 나노튜브의 구조와 방향을 잘 제어할 수 있습니다.
또한 확장성이 뛰어나며 녹색 또는 폐기물을 포함한 다양한 공급 원료를 사용하도록 조정할 수 있습니다.
이러한 각 방법에는 장점과 한계가 있습니다.
방법 선택은 원하는 CNT의 품질, 수량, 비용 등 애플리케이션의 특정 요구사항에 따라 달라집니다.
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