اگر پارامترهای این فرایند به‌درستی انتخاب شوند، نانولوله کربنی به دست خواهد آمد. با بهره گرفتن از روش CVD، امکان تنظیم عالی و تعیین دقیق محل رشد نانولوله‌ها وجود دارد. قطر نانولوله‌ها و همچنین نرخ رشد آن‌ها با شرایط فرایند قابل‌کنترل است. با انتخاب کاتالیست فلزی مناسب می‌توان ترجیحاً به‌جای نانولوله‌های چند جداره، نانولوله‌های تک جداره رشد داد.
ساخت نانولوله‌های کربنی به روش CVD دو مرحله است: مرحله آماده‌سازی کاتالیست و مرحله رشد نانولوله. در مرحله آماده‌سازی کاتالیست را روی زیرلایه می‌نشاندند (معمولاً به روش sputtering) و سپس با بهره گرفتن از یکی از روش‌های زدایش شیمیایی یا پخت حرارتی روی آن، ذرات ریزی که به‌عنوان هسته‌های اولیه شروع رشد نانولوله عمل می‌کند، ایجاد می‌کنند. برای زدایش شیمیایی می‌توان از آمونیاک استفاده کرد. درروش CVD درجه حرارت لازم برای ساخت نانولوله معمولاً بین ۶۵۰ – ۹۰۰ ^۰C است. بازدهی معمول برای روش CVD تقریباً حدود ۳۰ درصد است[۷].

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

مطالب فوق اصول پایه روش CVD است؛ اما در دهه اخیر تکنیک‌های متفاوتی برای ساخت نانولوله‌های کربنی به روش CVD ابداع‌شده‌اند. این تکنیک‌ها عبارت‌اند آر: رسوب (رونش است) بخار شیمیایی بهبودیافته توسط پلاسما (PECVD)، رسوب بخار شیمیایی حرارتی، رسوب بخار شیمیایی کاتالیست الکلی، رشد حالت بخار، رسوب بخار شیمیایی تقویت‌شده با ژل متخلخل و رسوب بخار شیمیایی تقویت‌شده با لیزر. فلورین ها و نانولوله‌های کربنی لزوماً محصول آزمایشگاه‌های فوق مدرن نیستند؛ آن‌ها به‌طور عادی درجاهای مثل شعله‌های معمولی ناشی از سوختن متان، اتیلن، بنزین و در دوده هوا ایجاد می‌شوند. اما نانولوله‌های پدید آمده در این روش‌های طبیعی، به دلیل محیط کنترل نشده، ازلحاظ اندازه و کیفیت بسیار بی‌قاعده‌اند و از یکنواختی لازم، که در کاربردهای صنعتی و تحقیقات نیاز است، برخوردار نیستند[۷].
شکل ۲-۲۳- تبخیر لیزری یک هدف گرافیتی
الف) به‌وسیله حرارت در کوره؛ ب) سنتز در رآکتور به‌وسیله تابش ممتد CO₂

• • • • • • • • 1. 1. سایش از طریق آسیاب گلوله‌ای

سایش گلوله‌ای و عملیات حرارتی متوالی^[۴۰]۱ روشی ساده برای تولید نانولوله‌های کربنی است و می‌تواند کلیدی برای روش‌هایی ارزان باشد که با بهره گرفتن از آن‌ها می‌توان به روش صنعتی نانولوله‌های کربنی را تولید کرد. گرچه به‌خوبی اثبات‌شده است که سایش مکانیکی^[۴۱]۲ از این نوع می‌تواند به تولید ریزساختارهای با تخلخل‌هایی در ابعاد نانو سخت ساختن حرارتی، تولیدشده است. مکانیزم این روش شامل واردکردن بارگذاری بالایی از پودر گرافیتی با خلوص ۸/۹۹ درصد به درون مخزن فولاد زنگ نزن با چهار گلوله فولادی سخت شده است. هوای داخلی مخزن متحرک خالی می‌شود و سپس گاز آرگون با فشار ۳۰۰ KPa وارد مخزن می‌گردد. آسیاب کردن در درجه حرارت اتاق به مدت ۱۵۰ hr انجام می‌گردد. در ادامه، پودر آسیاب شده تحت تأثیر جریانی از گاز نیتروژن (یا آرگون) در دمای ۱۴۰۰ ^۰C به مدت ۶ hr حرارت می‌بیند[۷].
مکانیزم این فرایند هنوز مشخص نشده است، اما عقیده بر این است که فرایند آسیاب کردن گلوله‌ای، هسته‌های نانولوله را تشکیل می‌دهد و فرایند حرارت دهی رشد نانولوله را فعال می‌کند. کارهای تحقیقاتی انجام‌شده روی این موضوع نشان داده‌اند که نانولوله‌های چند جداره از این طریق پدید آمده‌اند؛ اما تهیه نانولوله‌های تک جداره بسیار دشوارتر است[۷].
۲-۱-۷-۴- خالص‌سازی نانولوله‌های کربنی
پس از مشکل تولید انبوه نانولوله‌های کربن، مشکل بزرگ دیگری که در پیش روی به‌کارگیری آن‌ها قرار دارد، مشکل خالص‌سازی آن‌ها هست. نانولوله‌های کربنی تک جداره به‌محض تولید، داری میزان زیادی از ناخالصی‌های اصلی که در آن‌ها وجود دارد عبارت‌اند از:

• • صفحات گرافیتی

• • کربن بی‌شکل یا آمورف

• • کاتالیست های فلزی

• • فلورین ها

این ناخالصی‌ها با بسیاری از خواص مطلوب نانولوله‌ها تداخل دارند. همچنین در کارهای تحقیقاتی ترجیح داده می‌شود که نانولوله‌های کربن تک جداره و ناخالصی‌ها تا جایی که ممکن است به‌صورت خالص و مجزا بدون اینکه تغییر کند، به دست آیند. برای اینکه اندازه‌گیری‌ها بهتر انجام شود نمونه‌های نانولوله تک جداره باید تا جایی که امکان دارد خالص باشند[۹].
در ابتدا فنون شیمیایی کلاسیک برای خالص‌سازی (مانند صاف کردن، کروماتوگرافی و سانتریفیوژ) بکار گرفته‌شده‌اند؛ اما تأثیر آن‌ها در جداسازی نانو ذرات کربن بی‌شکل و سایر گونه‌های ناخواسته به اثبات نریسیده است. سه روش پایه با موفقیتی محدود برای خالص‌سازی نانولوله‌های چند جداره به نام روش فاز گازی، روش فاز مایع و روش درمیان گذاری^[۴۲]۱ استفاده‌شده‌اند. روش کنونی تخلیص و دستورالعمل آن شامل مراحل زیر است:

1. 1. صاف کردن مقدماتی برای حذف ذرات گرافیتی بزرگ

1. 1. انحلال به‌منظور زدودن فلورین ها (در حلال آلی) و ذرات کاتالیست (در اسیدهای غلیظ)

1. ریز صاف کردن (صاف کردن نهایی برای الک کردن ذرات بزرگ)