Нанотехнология негіздері оқу құралы Алматы
Нанотүтікшелерді алу әдістері
жүктеу/скачать 3,32 Mb.
|
treatise34956
| 4.6. Нанотүтікшелерді алу әдістері
Көмiртектi нанотүтікшелерді лазерлік буланумен, көмiртектiк доғамен және буларды химиялық тұндыру жолымен алуға болады. 4.4 суретте нанотүтікшелерді лазерлік булану жолымен өндіру қондырғысы көрсетілген. Кварцтық құбырдағы газ тәрізді аргон және графиттен жасалған нысана 1200оС-қа дейiн қыздыралады. Пештiң сыртында сумен суытылатын мыстан жасалған коллектор орналасқан. 4.4 сурет. Нанотүтікшелерді лазерлікбуланужолыменсинтездейтін экспериментальдыққондырғының сұлбасы Графиттік нысаны, нанотүтікшелердің тұкымның пайда болуына каталитикалық әсеретуші ретінде пайдаланылатын кобальт және никелдiң азмөлшерінен тұрады. Импульсты лазердiң қарқынды шоғыны санаға түскенде, графит буланады. Аргон ағыны көмiртектiң атомдарын ыстық аймақтан суытылатын нанотүтікшелер пайда болатын коллекторге шығарылады. Мұндай әдіспен диаметрі 10-20 нм және 100 мкм ұзындықтағы түтікшелерді алуға болады. Көмiртектi доғаны қолдана отырып нано түтікшелерді синтез жасауға болады. Көмiртектi диаметрi 5-20 ммэлектродтарға, арасы 1 мм шамасында, гелийағынында, 500 Торр кысымда 20-25 В кернеу беріледі. Көмiртек атомдары анод таншығады және катодта нанотүтікшелерді құрастырады. 4.5 суретте графиттi доғалық булануын iске асыратын қондырғының типтік мысалы келтірілген. Қондырғы берілген қысымдағы үздіксіз гелий ағынындағы диффузиялық сорғышқа жалғанған шыны камерадан тұрады. 4.5 сурет. Фуллеренді және нанотүтікшелерді алу үшiн доғалық булану қондырғысының сұлбалық бейнесі Электродтар қызметін екі графит стерженьдер атқарады, оларды суытып отырған жөн. Анод – диаметрі 6 мм болған ұзын стерженнен тұрады, ал катод стержені қысқалау және диаметрі 9 мм құрайды. Электродтар арасындағы саңылаулар доғалық булану кезінде тұрақты болуы (1 миллиметршамасында) қажет. Разряд тұрақтандырылған кернеумен 20 вольтта ұстап тұрылады. Ток өзектің диаметріне, олардың арақашықтығына, газ қысымына және т.б. тәуелді болады және де әдетте 50-100 Ааралығында таңдап алынады. Доғаны оталдыру (тұтандыру) үшін, анодкатодқа қарай бірітіндеп жылжытылады. Бiр қабатты нанотүтікшелерді алу үшін оң зарядталған электродтың орталық бөлiгiне кобальттің, никельдің немесе темірдіңаз мөлшерін катализаторлар ретiнде қосады. Егер катализаторларды қолданбайтын болса қабаттасқан немесе көп қабатты нанотүтікшелер пайда болады. Доғалық әдiспен диаметрі 1-5 нм және ұзындығы 1 мкм шамасындағыбiр қабатты нанотүтікшелерді алуға болады. Бу фазасынан химиялық тұндыру әдісі газ күйіндегі көміртек сутекті ыдыратудан тұрады, мысалы, метанды температура 1100оС болғанда. Газдың ыдырау кезінде көмiртектiң еркiн атомдары пайда болады, соңынан темір сияқты катализатор атомдары бар суық төсенішке конденсациялайды. Бұл процесс өнiмді үздiксiз алуға мүмкiндiк бередi және өнеркәсiптік өндiрiсте қолдану үшiн айтарлықтай үстемдікке ие. Әдетте синтездеу кезінде нанотүтікшелердің әр түрлі типтерінің қоспасы алынады. Оның үштен екiсi жартылай өткiзгіштік және үштен бiрі металдық қасиеттерге ие болады. Металдық түтікшелер заңды түрде кресло тәрізді құрылымды болады. Бұл шарттарды олардың диаметріне және орау бағытына байланысты металдық немесе жартылай өткізгіш болуы мүмкін. IBM-серiктестiктік тобы жартылай өткiзгiш нанотүтікшелерді металдық түтікшелерден бөліп алу әдісін әзірледі. Нанотүтікшелердің араласқан шоқтарын ажырату үшін кремнийлiк төсенішке тұндырылады, ал соңынан сол шоқтарға металды шаңдандырады. Төсенішті электрод ретінде пайдалана отырып жартылай өткізгішті бекітетін және оларды изоляторға айналдыратын аз мөлшерде жылжу кернеуі беріледі. Содан кейін нанотүтікшелерде үлкен токты пайда ететін металдық электродтардың арасына жоғары кернеу беріледі. Жоғары кернеу олардың булануға алып келеді, соңынан төсеніште тек қана жартылай өткiзгiшті нанотүтікшелер қалады. жүктеу/скачать 3,32 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|