Síntese de Nanotubos de Carbono

Vários foram os métodos desenvolvidos ao longo dos anos para tentar obter de forma viável e rentável nanotubos de carbono. Destacam-se 3:

Descarga de arco eléctrico

 

Este foi dos primeiros métodos a ser desenvolvido e a alcançar grande sucesso ao tornar possível a síntese de nanotubos de carbono em apenas 10 minutos. O método consiste em colocar dois eléctrodos de grafite (duas barras de grafite com cargas opostas) a uma distância muito curta entre si (1-4mm) dentro de uma câmara banhada com um gás inerte. É então aplicada uma corrente eléctrica (entre 50-100 A) que passa pelos eléctrodos e faz com que os átomos de carbono se movam do ânodo (eléctrodo positivo) para o cátodo (eléctrodo negativo). Como consequência o comprimento do ânodo diminui e os nanotubos de carbono começam a formar-se no cátodo, formando-se primeiro um aglomerado de átomos e só depois se rearranjando sob a forma de nanotubos. No caso dos SWCNT é necessária a intervenção de nanopartículas metálicas.

 

​Ablação por Laser ou Método da Evaporação

 

Neste método é utilizado um feixe laser que incide sobre uma barra de grafite e provoca o seu aquecimento até cerca de 1200ºC numa atmosfera inerte (hélio ou árgon). A esta temperatura os átomos de carbono vaporizam e movem-se para um coletor de cobre que se encontra a uma temperatura mais baixa, ocorrendo assim a condensação do carbono e formação dos nanotubos. Mais uma vez, para a obtenção de SWCNT são necessários catalisadores (metais de transição). Existem vários facores que poderão influenciar este método, nomeadamente o tipo de catalisador usado, a temperatura de ablação, o gás inerte usado, a pressão, a potência e o comprimento de onda do laser.

Deposição de vapor químico

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Ao contrário dos métodos anteriores este não usa a grafite como substrato, mas sim hidrocarbonetos gasosos (CxHx). Estes gases são aquecidos a altas temperaturas (geralmente entre 700ºC e 1000ºC) numa câmara de quartzo e na presença de um sistema catalítico dando origem a átomos de carbono livres. Estes por seu lado difundem-se e depositam-se numa superfície metálica, rearranjando-se e dando origem aos nanotubos de carbono. A atmosfera é mais uma vez inerte e o catalisador é um metal, que de uma forma geral permite o crescimento dos nanotubos.

Referências:



Dervishi, Enkeleda, Li, Zhongrui, Xu, Yang, Saini, Viney, Biris, Alexandru R., Lupu, Dan, Biris, Alexandru S. (2009), Carbon nanotubes: Synthesis, properties, and applications, Particulate Science and Technology: An International Journal, 27:107-125.



Thess, et al. (1996) Crystalline ropes of metallic carbon nanotubes, Science, 1996:483-487.

Ebbsen, T. W., Ajayan, P. M. (1992), Large-scale synthesis of carbon nanotubes, Nature, 358:220-222.