نحوه ساخت نانو لوله های تک دیواره و چند دیواره به روش تخلیه قوس الکتریکی (Electrical Arc Discharge) (بر پایه دکترای نانو _ میکرو الکترونیک) (دکترای آموزشی _ پژوهشی)
نویسنده و پژوهشگر: دکتر ( افشین رشید)
نکته : نانو لوله های کربنی عموما به سه روش اصلی تولید می شوند (Electrical Arc Discharge) الکتریکی قوس تخلیه؛؛ سایش به لیزر (Ablation Laser)؛ Chemical Vapor Deposition (شیمیایی بخار نشست) میباشد.
هر یک از سه نوع نانو لوله، به خاطر آرایش اتمی خاصی خود، دارای خواصی می باشند.
(Electrical Arc Discharge) تخلیه قوس الکتریکی در ساخت نانو لوله کربنی
دراین روش ازجریان برق مستقیم بین دو الکترود کربن در اتمسفر گاز بی اثر مثل آرگون یا هلیم استفاده میشود.فاصله بین دو الکترود کربن در حدود چند میلیمتر بوده و جریان الکتریکی حدود 100 آمپر به الکترودها اعمال میشود.این جریان باعث خواهد شد تا کربن بصورت پلاسمای داغ تبخیر شود. سپس بخار تولید شده چگال خواهد شد که این چگالش در برخی مناطق نانو لوله های کربن را تشکیل میدهند. باید توجه داشت هنگامی که قوس الکتریکی برقرار میشود یکی از الکترود ها تبخیر شده و بخار حاصل بر روی الکترود دیگر می نشیند. شکل گیری نانوتیوبها تنها در قطب یعنی جایی که جریان از آن خارج میشود، اتفاق میافتد ولتاژی درحدود 20 ولت دمای بین دو الکترود را در حدود دو تا سه هزار درجه سانتی گراد حفظ خواهد کرد. فشار گاز در این روش بین 500 تا700 میلی بار است.
Chemical Vapor Deposition (شیمیایی بخار نشست) در ساخت نانو لوله های کربنی
روش CVD روشی برپایه حالت بخار است که درآن ذرات بخار در نتیجه تجزیه واکنش دهنده های گازی بر روی یک زیر لایه رسوب کرده و محصولاتی مانند لایه های نازک جامد، نانو ذرات، نانو لوله ها و نانو سیم ها را تولید می کنند. استفاده از لیزر و پلاسما جهت تولید انرژی حرارتی لازم برای تجزیه واکنش دهنده های گازی، سبب بوجود آمدن حالتهای مختلفی از روش رسوب دهی شیمیایی بخار می شود. CVD ،باتوجه به مزایای خاص خود، روش مناسبی برای رسوب الیه های نازک، نانو لوله ها و نانو ذرات است. این مزایا عبارتند از: تجهیزات نسبتا ساده، یکنواختی لایه نازک، چگالی بالای لایه، سرعت رسوب دهی بالا، توانایی ایجاد محصولات به میزان زیاد میباشد.
مهم ترین خاصیت فیزیکی نانولوله ها، رسانائی الکتریکی آنهاست. هدایت الکتریکی نانو لوله ها بسته به زاویه و نوع پیوندها، از دسته ای به دسته دیگر کامال متفاوت است؛ هر اتم در جایگاه خود در حال ارتعاش است، وقتی که یک الکترون یا (بار الکتریکی) وارد مجموعه ای از اتم ها می شود، ارتعاش اتم ها بیشتر شده و در اثر برخورد با یکدیگر بار الکتریکی وارد شده را انتقال می دهند.
نتیجه گیری :
هر چه نظم اتم ها بیشتر باشد، هدایت الکتریکی آن دسته از نانو لوله ها بیشتر خواهد بود. تقسیم بندی بر اساس نظم اتم های کربن در نانو لوله و در نتیجه رسانایی آنها انجام شده است؛ برای مثال نانو لوله کربنی با نوار های گرافنی 1000 بار از مس رساناتر است، در حالی که نوع خاصیت نیمه رسانایی نانو لوله ها بسته به نوع آنها تغییر می کند.خواص فوق العاده نانو لوله ها و روش های پیچیده تولید آنها باعث شده است کاربرد های نانو الکتریکی بسیاری به همراه داشته باشد.
نویسنده و پژوهشگر: دکتر ( افشین رشید)