Los nanotubos de carbono (CNT) se sintetizan mediante diversos métodos.
El proceso comercial más extendido es la deposición química en fase vapor (CVD).
Otros métodos tradicionales son la ablación por láser y la descarga por arco.
El proceso CVD implica el uso de diferentes materias primas, incluido el monóxido de carbono y, más recientemente, materias primas verdes o residuales como la pirólisis de metano y el dióxido de carbono capturado por electrólisis en sales fundidas.
Explicación de 5 técnicas clave
1. Deposición química en fase vapor (CVD)
El CVD es el método dominante para sintetizar comercialmente nanotubos de carbono.
Esta técnica consiste en la descomposición de un gas que contiene carbono a altas temperaturas, normalmente en presencia de un catalizador metálico, para depositar átomos de carbono sobre un sustrato en forma de nanotubos.
Los parámetros del proceso, como la temperatura, la presión, los caudales de gas y la naturaleza del catalizador, influyen significativamente en la calidad y el rendimiento de los CNT.
2. Ablación por láser
Este método implica el uso de un láser de alta potencia para vaporizar un objetivo de grafito en una cámara de alta temperatura.
El carbono vaporizado se condensa para formar CNT.
Esta técnica es conocida por producir CNT de alta calidad, pero es menos viable comercialmente debido a su elevado consumo de energía y coste.
3. Descarga por arco
En la descarga por arco, se hace pasar una corriente continua entre dos electrodos de grafito en una atmósfera de gas protector.
El intenso calor generado por el arco vaporiza el ánodo y los CNT se forman a partir del vapor.
Este método también es capaz de producir CNT de alta calidad, pero adolece de inconvenientes similares a los de la ablación por láser, como un elevado consumo de energía y una escalabilidad limitada.
4. Métodos emergentes que utilizan materias primas ecológicas o de desecho
Recientes avances han explorado el uso de materias primas verdes o de desecho para sintetizar CNT, con el objetivo de reducir el impacto medioambiental y utilizar materiales de desecho.
La pirólisis del metano, por ejemplo, implica la descomposición térmica del metano en hidrógeno y carbono sólido, que puede incluir CNT.
Este método ofrece una vía potencial para la captura y utilización del carbono, convirtiendo los gases de efecto invernadero en materiales valiosos.
Del mismo modo, se ha utilizado la electrólisis de dióxido de carbono en sales fundidas para producir CNT, aunque persiste la preocupación por la calidad del material producido.
5. Otras técnicas innovadoras
Además de los métodos mencionados, los investigadores exploran continuamente nuevas técnicas para mejorar la síntesis de CNT.
Entre ellas se incluyen el uso de sistemas biológicos, métodos basados en plasma y otros enfoques novedosos que pretenden mejorar la eficiencia y la sostenibilidad de la producción de CNT.
Estos métodos ponen de relieve los diversos enfoques de la síntesis de CNT, cada uno con sus propias ventajas y retos.
La elección del método depende de la aplicación deseada, los costes y el impacto medioambiental.
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