El crecimiento de nanotubos implica varios métodos, cada uno con su propio conjunto de ventajas y retos.
4 técnicas clave para el crecimiento de nanotubos
1. Ablación por láser y descarga de arco
La ablación por láser consiste en vaporizar carbono con un láser.
La descarga de arco utiliza un arco de alta corriente entre electrodos de carbono para generar el calor necesario para la vaporización del carbono.
Ambos métodos requieren altas temperaturas y son eficaces, pero se utilizan menos en entornos comerciales debido a su intensidad energética y a la complejidad de los procesos.
2. Deposición química en fase vapor (CVD)
El CVD es el método más utilizado para la producción comercial de nanotubos de carbono.
Consiste en la descomposición de un gas que contiene carbono a altas temperaturas (normalmente por encima de 800°C) sobre un sustrato recubierto de catalizador.
Las partículas catalizadoras facilitan el crecimiento de los nanotubos al proporcionar sitios de nucleación.
El CVD permite controlar mejor las propiedades y la orientación de los nanotubos, lo que lo hace adecuado para diversas aplicaciones.
3. Métodos CVD modificados
Deposición química en fase vapor potenciada por plasma (PECVD)
Este método utiliza plasma para potenciar las reacciones químicas del CVD, lo que permite temperaturas de deposición más bajas (potencialmente inferiores a 400 °C).
El PECVD es beneficioso para aplicaciones que requieren la deposición en sustratos sensibles a la temperatura, como el vidrio para dispositivos de emisión de campo.
Aumenta la actividad de los reactivos, lo que permite un crecimiento más eficaz y controlado de los nanotubos.
Uso de materias primas alternativas
Las innovaciones en CVD incluyen el uso de monóxido de carbono, dióxido de carbono capturado por electrólisis en sales fundidas y pirólisis de metano.
Estos métodos pretenden utilizar residuos o materias primas ecológicas, reduciendo el impacto medioambiental y, potencialmente, los costes.
Por ejemplo, la pirólisis de metano convierte el metano en hidrógeno y carbono sólido, incluidos nanotubos, secuestrando eficazmente las emisiones de carbono.
4. Retos y consideraciones
Aunque el CVD y sus variantes ofrecen ventajas significativas, existen retos.
La calidad de los nanotubos producidos a partir de materias primas alternativas como el dióxido de carbono puede variar, lo que afecta a su rendimiento en las aplicaciones.
Además, las compensaciones entre la temperatura del proceso, las velocidades de grabado, el índice de refracción y las densidades de los agujeros de alfiler en las películas CVD requieren una cuidadosa optimización.
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