Широкое применение углеродных нанотрубок (УНТ) – потенциально в строительстве, энергетике, в датчиках, фильтрах, электрических батареях, электронных дисплеях и наноэлектронных приборах – сдерживается отсутствием массовости производства при стандартизированных параметрах.

Ученые Исследовательской лаборатории Военно-морских сил США (Naval Research Laboratory – NRL) разработали потенциально недорогой и эффективный метод для получения больших количеств УНТ различной формы. Им удалось изготовить УНТ с высоким процентом выхода методом твердотельного синтеза. УНТ формируются в углеродистом твердом массиве при термическом разложении (при температуре около 500°C) расплавленного прекурсора, состоящего или из органометаллического соединения, или из металлических солей в присутствии избыточного количества некоторых ароматических соединений (любые коммерческие пластмассы, включая полиимиды, эпоксидные смолы и различные бутуминозные вещества, обладающие хорошими тепловыми свойствами).

Сырье для производства нанотрубок

Твердотельный синтез позволяет получать многостенные нанотрубки в больших количествах в виде твердых массивов, пленок и волокон, используя прекурсоры и оборудование более низкой стоимости, таким образом снижая экономические барьеры, присущие углеродным нанотрубным материалам, синтезируемым традиционным методом химического осаждения из паровой фазы (CVD).

В процессе науглероживания в твердых массивах различной формы образуется смесь нанотрубок и аморфного углерода в различных соотношениях в зависимости от таких парметров синтеза, как концентрация металлического катализатора, температура термообработки и типа используемых прекурсоров. Аморфная фаза затем легко удаляется путем селективного выжигания при температуре при температуре в диапазоне 300–500°C. В результате образуется пористый, очищенный массив углеродных нанотрубок с удельной площадью поверхности выше 500м²/грамм^-1. Предлагаемый метод достаточно гибкий, поскольку позволяет также внедрять в объем другие примесные атомы, например, азот, кислород, и/или бор.

Автор – С.Т.К.