الأنابيب النانوية الكربونية موجودة في كل مكان

كل شيء من البطاريات وأجهزة تنقية المياه إلى قطع غيار السيارات والسلع الرياضية يمكن أن يمر بثورة بفضل الأنابيب النانوية الكربونية.

يتوسع إنتاج الأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار المحاذاة رأسياً في مختبر لورانس ليفرمور الوطني (LLNL) ، وهو مرفق تابع لوزارة الطاقة (SWCNT). تتمتع هذه المادة الرائعة بإمكانية استبدال مجموعة متنوعة من المنتجات التجارية ، بما في ذلك فلاتر المياه والمعدات الرياضية وحتى البطاريات القابلة لإعادة الشحن. نُشرت الدراسة مؤخرًا في مجلة Carbon.

حاليًا ، أكثر الأنابيب النانوية الكربونية إنتاجًا على نطاق واسع (CNTs) المستخدمة في المواد المركبة السائبة والأغشية الرقيقة هي هياكل CNT غير منظمة. ومع ذلك ، فإن هياكل الأنابيب النانوية الكربونية المرتبة مثل الغابات المحاذاة رأسياً توفر مزايا كبيرة للعديد من التطبيقات التي تتطلب استخدام خصائص الأنابيب النانوية الكربونية الفردية في الأنظمة العيانية.

وفقًا لعالم LLNL والمؤلف الرئيسي Francesco Fornasiero ، فإن "التوليف القوي للأنابيب النانوية الكربونية المحاذاة رأسياً على نطاق واسع أمر ضروري لتسريع نشر التقنيات المتطورة المتعددة في التطبيقات التجارية الناشئة." لتلبية هذا الطلب ، نظهر أن الخصائص الهيكلية للأنابيب النانوية الكربونية أحادية الجدار مستقرة بشكل مثير للإعجاب في ظل مجموعة واسعة من ظروف المعالجة عند تشكيلها في حجم رقاقة في ظل نظام نمو يهيمن عليه الانتشار بالجملة لمقدمة الكربون الغازي.

وجد فريق البحث أنه حتى مع زيادة تركيز المادة الأولية بما يصل إلى 30 ضعفًا (الكربون الأولي) ، فإن مساحة الركيزة المحفزة من 1 سم 180 إلى 20 سم 790 ، وضغط النمو من 8 إلى XNUMX ميغا بار ، ومعدلات تدفق الغاز تصل إلى XNUMX أضعاف ، عموديًا حافظت SWCNT الموجهة نحو جودة ممتازة للغاية.

طور العلماء في LLNL نموذجًا حركيًا يوضح كيف يمكن أن يؤدي استخدام غاز الاستحمام الأخف لتسهيل انتشار السلائف إلى تسريع حركية النمو. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي استخدام وسط نمو خالٍ من الهيدروجين إلى تقليل تكوين المنتجات الثانوية بشكل كبير ، والذي يصبح مهمًا بشكل متزايد عند زيادة ضغط النمو. يشير النموذج أيضًا إلى أنه مع الاختيار الصحيح لوصفة نمو CNT وظروف ديناميكيات السوائل ، يمكن زيادة كفاءة الإنتاج ستة أضعاف ، مع كفاءة تحويل الكربون لأكثر من 90 ٪.

وفقًا لعالم LLNL والمؤلف الأول Sei ، "تشير هذه التوقعات النموذجية ، جنبًا إلى جنب مع الهيكل المحفوظ بشكل ملحوظ لغابات CNT على نطاق واسع من ظروف التوليف ، إلى أن نظام نمو محدود الانتشار قد يساعد في الحفاظ على أداء محاذي عموديًا. الأجهزة القائمة على CNT أثناء توسيع النطاق. "

وخلص الفريق إلى أنه من الممكن تحسين العمليات وتسريع نشر تطبيقات CNT المتطورة المتوافقة عموديًا من خلال العمل في نظام نمو يتميز كميًا بنموذج بسيط من حركية نمو CNT.

تعد بطاريات الليثيوم أيون ، والمكثفات الفائقة ، ومعالجة المياه ، والواجهات الحرارية ، والأقمشة القابلة للتنفس ، وأجهزة الاستشعار بعض الأمثلة على التطبيقات.

المصدر: scitechdaily

 

Günceleme: 05/11/2022 21:36