Forskere dyrker carbon nanofibre ved hjælp af omgivende luft, uden giftig ammoniak

(Phys.org) —Forskere fra North Carolina State University har vist, at lodret justerede carbon nanofibre (VACNF'er) kan fremstilles ved hjælp af omgivende luft, gør fremstillingsprocessen mere sikker og billigere. VACNF'er holder løfte om brug i genleveringsværktøjer, sensorer, batterier og andre teknologier.

Konventionelle teknikker til oprettelse af VACNF'er er afhængige af brugen af ​​ammoniakgas, som er giftig. Og selvom ammoniakgas ikke er dyrt, det er ikke gratis.

"Denne opdagelse gør VACNF -fremstilling sikrere og billigere, fordi du ikke behøver at tage højde for de risici og omkostninger, der er forbundet med ammoniakgas, "siger Dr. Anatoli Melechko, en adjungeret lektor i materialevidenskab og teknik ved NC State og seniorforfatter af et papir om værket. "Dette øger også muligheden for at dyrke VACNF'er i meget større skala."

I den mest almindelige metode til fremstilling af VACNF, et substrat belagt med nikkel nanopartikler anbringes i et vakuumkammer og opvarmes til 700 grader Celsius. Kammeret fyldes derefter med ammoniakgas og enten acetylen eller acetongas, som indeholder kulstof. Når en spænding påføres substratet og en tilsvarende anode i kammeret, gassen er ioniseret. Dette skaber plasma, der styrer nanofibervæksten. Nikkel nanopartikler fri carbonatomer, som begynder at danne VACNF'er under nikkelkatalysator -nanopartiklerne. Imidlertid, hvis der dannes for meget kulstof på nanopartiklerne, kan det hobe sig op og tilstoppe passage af carbonatomer til de voksende nanofibre.

Ammoniaks rolle i denne proces er at forhindre kulstof i at danne en skorpe på nanopartiklerne, hvilket ville forhindre dannelsen af ​​VACNF'er.

"Vi troede ikke, at vi kunne dyrke VACNF'er uden ammoniak eller en hydrogengas, "Siger Melechko. Men han prøvede alligevel.

Melechkos team prøvede den konventionelle vakuumteknik, ved hjælp af acetongas. Imidlertid, de erstattede ammoniakgassen med omgivende luft - og det virkede. Størrelsen, form og tilpasning af VACNF'erne var i overensstemmelse med VACNF'erne produceret under anvendelse af konventionelle teknikker.

"Vi gjorde dette ved hjælp af vakuumteknikken uden ammoniak, "Siger Melechko." Men det skaber den teoretiske mulighed for at dyrke VACNF'er uden et vakuumkammer. Hvis det kan lade sig gøre, du ville være i stand til at oprette VACNF'er i en meget større skala. "

Melechko fremhæver også rollen som to gymnasieelever involveret i arbejdet:A. Kodumagulla og V. Varanasi, der er hovedforfattere af papiret. "Denne opdagelse ville ikke være sket, hvis ikke deres tilgang til problemet, som var fri for enhver formodning, "Melechko siger." Jeg tror, ​​de er fremtidige materialeteknikere. "

Papiret, "Aerosyntese:Vækst af lodret justerede carbon-nanofibre med Air DC-plasma, "udgives online i Nanomaterialer og nanoteknologi .