Esistono tre metodi principali per la preparazionenanotubi di carbonio a parete singola: metodo dell'arco, metodo dell'ablazione laser e metodo della deposizione di vapori chimici (CVD).
Tra questi, i metodi CVD e ad arco sono considerati i percorsi principali per l’industrializzazione. In generale, a causa dell'elevata temperatura nella zona dell'arco, anche il grado di cristallizzazione dei nanotubi di carbonio preparati è elevato. Tuttavia, il metodo dell’arco ha una scarsa controllabilità sulla microstruttura dei nanotubi di carbonio, come diametro e chiralità, ed è difficile migliorare ulteriormente la resa e la qualità.
Al contrario, il metodo CVD è diventato la scelta preferita per le imprese nazionali grazie al suo campo di temperatura più controllabile, alla forte adattabilità del processo e al chiaro percorso di amplificazione, e ha raggiunto un’offerta su larga scala. Mentre il processo continua a ripetersi, è ancora possibile che più metodi coesistano e persino collaborino per avere successo in futuro. Ma nelle applicazioni elettroniche di fascia alta, nei semiconduttori e in altre applicazioni che richiedono tubi array di qualità estremamente elevata, i vantaggi del percorso CVD sono più evidenti.
Il metodo CVD per la preparazione dei nanotubi di carbonio può essere suddiviso in tre metodi basati sulla fornitura o presenza di catalizzatori: metodo del substrato, metodo di caricamento e metodo del catalizzatore galleggiante. I catalizzatori utilizzano solitamente elementi metallici di transizione Fe, Co, Ni o loro combinazioni, e talvolta vengono aggiunti anche altri elementi e composti come le terre rare. L'attrezzatura del metodo di deposizione chimica in fase vapore del catalizzatore galleggiante è semplice e può essere prodotta in modo semi-continuo o continuo, quindi è molto probabile che si ottenga una preparazione a basso costo e su larga scala di nanotubi di carbonio a parete singola di alta qualità.
Tuttavia, il metodo del letto flottante deve ancora affrontare "tre grandi sfide tecniche": controllo del campo di temperatura: cracking ad alta temperatura del catalizzatore front-end, campo di temperatura stabile richiesto per la crescita dei nanotubi di carbonio nel mezzo e raffreddamento rapido per fermare la reazione nell'area di alimentazione della coda, che ha requisiti estremamente elevati per il controllo del campo di temperatura; Controllo del campo di flusso: durante il processo di crescita dei nanotubi di carbonio, è necessario che il gas sorgente di carbonio entri completamente in contatto e reagisca con il catalizzatore, richiedendo così una turbolenza del campo di flusso interno per migliorare l'utilizzo della fonte di carbonio; Raccolta continua del materiale: attualmente, la maggior parte delle apparecchiature a letto flottante è limitata dal controllo della temperatura, dalla tecnologia di sigillatura, ecc. e non ha la funzione di raccolta continua del materiale, rendendo impossibile una vera produzione su larga scala.
SAT NANO adotta un metodo a letto flottante, combinato con il processo di crescita di nanotubi di carbonio a parete singola, per progettare i campi di temperatura e flusso nel forno in modo mirato e aggiunge una struttura di alimentazione continua, risolvendo veramente le tre principali sfide tecniche affrontate dall'industrializzazione.
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