Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) werden mit drei Hauptmethoden synthetisiert: Laserablation, Bogenentladung und chemische Gasphasenabscheidung (CVD).
3 Methoden erklärt
1. Laserablation
Bei der Laserablation wird ein Graphittarget mit einem Hochleistungslaser im Vakuum verdampft.
Der verdampfte Kohlenstoff kondensiert beim Abkühlen zu Nanoröhrchen.
Diese Methode ist besonders effektiv für die Herstellung hochwertiger einwandiger Kohlenstoff-Nanoröhren (SWCNT).
Sie ist jedoch relativ teuer und lässt sich nicht so gut skalieren wie andere Methoden.
2. Lichtbogen-Entladung
Bei der Lichtbogenentladung wird ein Gleichstrom zwischen zwei Graphitelektroden in einer Inertgasatmosphäre geleitet.
Die durch den Lichtbogen erzeugte starke Hitze verdampft die Anode.
Der entstehende Kohlenstoffdampf bildet beim Abkühlen Nanoröhren.
Mit dieser Technik können mehrwandige Kohlenstoff-Nanoröhren (MWCNT) und SWCNT hergestellt werden.
Allerdings entsteht dabei häufig ein Gemisch aus anderen kohlenstoffhaltigen Materialien.
Die Bogenentladungsmethode ist relativ einfach und kostengünstig.
Sie kann jedoch schwierig zu kontrollieren sein, was zu einer uneinheitlichen Produktqualität führt.
3. Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
CVD ist derzeit das wichtigste kommerzielle Verfahren für die CNT-Synthese.
Dabei wird ein kohlenstoffhaltiges Gas (z. B. Methan oder Ethylen) bei hohen Temperaturen an einem Metallkatalysator zersetzt.
Die Kohlenstoffatome aus dem Gas lagern sich an den Katalysatorpartikeln ab und bilden Nanoröhren.
CVD ermöglicht eine gute Kontrolle über die Struktur und Ausrichtung der Nanoröhren.
Das Verfahren ist außerdem skalierbar und kann an eine Vielzahl von Rohstoffen angepasst werden, darunter auch Grün- oder Abfallstoffe.
Jede dieser Methoden hat ihre Vorteile und Grenzen.
Die Wahl der Methode hängt von den spezifischen Anforderungen der Anwendung ab, einschließlich der gewünschten Qualität, Menge und Kosten der CNTs.
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