Kohlenstoff-Nanoröhren (CNT) sind faszinierende Materialien mit einem breiten Spektrum an Anwendungen.
Sie werden mit verschiedenen Methoden hergestellt, die jeweils ihre eigenen Vorteile und Herausforderungen haben.
Im Folgenden werden die vier wichtigsten Techniken zur Herstellung von CNTs vorgestellt.
4 Schlüsseltechniken erklärt
1. Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
CVD ist die am weitesten verbreitete Methode zur kommerziellen Herstellung von CNTs.
Dabei werden Kohlenwasserstoffgase bei hohen Temperaturen an einem Metallkatalysator zersetzt.
Dieser Prozess führt zur Bildung von Kohlenstoff-Nanoröhren.
CVD kann weiter modifiziert werden, z. B. durch die Verwendung von Kohlenmonoxid als Ausgangsstoff, um die Effizienz zu steigern und die Eigenschaften der CNT zu kontrollieren.
2. Laserablation und Lichtbogenentladung
Hierbei handelt es sich um traditionelle Verfahren, bei denen ein Graphittarget mit einem Laser abgetragen oder einem Lichtbogen ausgesetzt wird.
Aufgrund des hohen Energieverbrauchs und der geringeren Ausbeute im Vergleich zur CVD sind diese Verfahren im kommerziellen Bereich weniger verbreitet.
3. Neue Methoden mit grünen oder Abfallrohstoffen
Neuere Methoden sind auf Nachhaltigkeit ausgerichtet.
Techniken wie die Kohlendioxidelektrolyse in geschmolzenen Salzen und die Methanpyrolyse werden derzeit erforscht.
Bei der Kohlendioxidelektrolyse wird CO2 abgeschieden und in CNTs umgewandelt.
Bei der Methanpyrolyse wird Methan direkt in Wasserstoff und festen Kohlenstoff zerlegt, der auch CNTs enthalten kann.
Diese Methode wird von Unternehmen wie CarbonMeta Technologies und Huntsman als eine Möglichkeit zur Bindung von Kohlenstoffemissionen erforscht.
4. Prozessparameter und Qualitätskontrolle
Der Erfolg der CNT-Synthese, insbesondere bei der CVD, hängt von verschiedenen Parametern ab.
Dazu gehören Temperatur, Druck, Gasdurchsatz und die Art des Katalysators.
Die akademische Forschung hat diese Parameter eingehend untersucht, um die Wachstumsbedingungen zu optimieren und die CNT-Qualität zu verbessern.
Diese Forschung hilft bei der Entwicklung allgemeiner Ansätze für die CNT-Synthese, die auf Energie- und Materialeffizienz abzielen.
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