Hay tres métodos principales para prepararnanotubos de carbono de pared simple: método de arco, método de ablación por láser y método de deposición química de vapor (CVD).
Entre ellos, los métodos CVD y arc se consideran los caminos principales para la industrialización. En general, debido a la alta temperatura en la zona del arco, el grado de cristalización de los nanotubos de carbono preparados también es alto. Sin embargo, el método del arco tiene poca capacidad de control sobre la microestructura de los nanotubos de carbono, como el diámetro y la quiralidad, y es difícil mejorar aún más el rendimiento y la calidad.
Por el contrario, el método CVD se ha convertido en la opción preferida de las empresas nacionales debido a su campo de temperatura más controlable, su fuerte capacidad de ajuste del proceso y su ruta de amplificación clara, y ha logrado un suministro a gran escala. A medida que el proceso continúa repitiéndose, todavía es posible que múltiples métodos coexistan e incluso colaboren para abrirse paso en el futuro. Pero en aplicaciones electrónicas, de semiconductores y de otro tipo de alta gama que requieren tubos de matriz de calidad extremadamente alta, las ventajas de la ruta CVD son más obvias.
El método CVD para preparar nanotubos de carbono se puede dividir en tres métodos según el suministro o la presencia de catalizadores: método de sustrato, método de carga y método de catalizador flotante. Los catalizadores suelen utilizar elementos de metales de transición Fe, Co, Ni o sus combinaciones, y en ocasiones también se añaden otros elementos y compuestos como tierras raras. El equipo del método de deposición química de vapor con catalizador flotante es simple y se puede producir de forma semicontinua o continua, por lo que es más probable lograr una preparación a gran escala y de bajo costo de nanotubos de carbono de pared simple de alta calidad.
Sin embargo, el método del lecho flotante aún enfrenta "tres desafíos técnicos importantes": control del campo de temperatura: craqueo a alta temperatura del catalizador frontal, campo de temperatura estable requerido para el crecimiento de nanotubos de carbono en el medio y enfriamiento rápido para detener la reacción en el área de alimentación de la cola, que tienen requisitos extremadamente altos para el control del campo de temperatura; Control del campo de flujo: durante el proceso de crecimiento de los nanotubos de carbono, es necesario que el gas de la fuente de carbono entre en contacto y reaccione completamente con el catalizador, lo que requiere turbulencia del campo de flujo interno para mejorar la utilización de la fuente de carbono; Recolección continua de material: actualmente, la mayoría de los equipos de lecho flotante están limitados por el control de temperatura del campo, la tecnología de sellado, etc., y no tienen la función de recolección continua de material, lo que hace imposible lograr realmente una producción a gran escala.
SAT NANO adopta una ruta del método de lecho flotante, combinada con el proceso de crecimiento de nanotubos de carbono de pared simple, para diseñar los campos de temperatura y flujo en el horno de manera específica, y agrega una estructura de alimentación continua, resolviendo verdaderamente los tres principales desafíos técnicos que enfrenta la industrialización.
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