OARS - Open Access Rewards System
DOI : 10.2240/azojono0126

Réglant la Mouillabilité des Poudres de Nanotube de Carbone, des Papiers Bucky et de Nanofibers Verticalement Aligné

SERVICE INFORMATIQUE de DESYGN - Édition Spéciale

Design, Synthèse et Accroissement des Nanotubes pour la Technologie Industrielle

Uwe Vohrer, Justin Holmes, Zhonglai Li, AunShih, Pagona Papakonstantinou, Manuel Ruether et Werner Blau

Droit d'auteur AZoM.com Pty Ltd.

C'est un article Azoïque de Système de Récompenses d'Accès Ouvert (Azo-AVIRONS) distribué en vertu des Azo-AVIRONS http://www.azonano.com/oars.asp que l'utilisation libre de laisux a fourni l'oeuvre originale est correctement citée mais est limitée à la distribution et à la reproduction non commerciales.

Soumis : Le 6 novembre 2007th

Posté : Le 16 novembre 2007th

Sujets Couverts

Résumé

Mots clé

Introduction

Expérimental

Production des Nanotubes de Carbone

Production de CNTs Développé Aligné

Demande De Règlement de Plasma

Méthodes Analytiques

Résultats et Discussion

Production De Papier Bucky

Demande De Règlement de Plasma des Papiers Bucky

Demande De Règlement de Plasma de CNTs Développé Aligné

Conclusions

Remerciement

Références

Détails des Contacts

Résumé

Dans le projet de recherche de DESYGN-IT, financé par la Commission Européenne, Des nanotubes de carbone (CNT) ont été vérifiés sous forme de poudre, verticalement développée sur un substrat de SI et comme feuilles ou couvre-tapis de CNT, en grande partie référés pour « le papier bucky ». En Raison de leur nature, functionalization ou changement hydrophobe et inerte de nanotubes peut être nécessaire pour les optimiser pour des applications désirées. La demande de règlement de décharge luminescente de basse pression a été vérifiée en termes de leur capacité d'augmenter la mouillabilité des papiers bucky produits à partir des poudres murées multi des nanotubes de carbone (MWNT). Des papiers bucky de Hydrophilized sont exigés pour leur usage comme déclencheurs dans une solution d'électrolyte ou un substrat pour des cultures cellulaires. L'ouverture des bouchons d'embout de CNTs développé aligné basé sur la demande de règlement de plasma était un deuxième objectif. Les matériaux comme-produits de nanotube de carbone (poudre, papier bucky, structures alignées) ainsi que les échantillons traités par plasma ont été caractérisés par les techniques analytiques extérieures comme SEM, ESCA, TGA, PARI pour trouver que le paramètre optimisé règle. À l'aide de l'oxygène contenant des plasmas, l'augmentation de la mouillabilité des couvre-tapis de CNT a pu être avec succès affichée. La polymérisation de Plasma d'un monomère de carbofluorine sur un papier bucky mène aux surfaces superhydrophobic. Nous avons constaté que sous des paramètres doux d'oxydation le cadrage vertical de MWNTs demeure inchangé attendu que des conditions plus brutales détruisent la forme de CNT sans ouvrir les bouchons d'embout.

Mots clé

Caractérisation, nanotube de carbone, papier bucky, demande de règlement de plasma, functionalization, ESCA

Introduction

Depuis leur découverte, des nanotubes de carbone ont été annoncés comme matériau neuf de merveille du contrat à terme. Leurs propriétés mécaniques et électroniques remarquables les destinent pour jouer un rôle important dans toutes sortes de nanotechnologies et électronique moléculaire [1, 2, 3]. Au moins deux obstacles majeurs doivent être surmontés afin d'accomplir ce potentiel. D'abord, la manipulation de différents tubes est au mieux aujourd'hui difficile, qui évite la production de masse des dispositifs. En Second Lieu, la capacité de régler avec précision les propriétés variées du matériau pour adapter à des applications particulières doit être réalisée. Ainsi il y a un besoin de développer des techniques de functionalization pour la manipulation de poteau-accroissement des propriétés des nanotubes [4, 5].

Par exemple l'application des nanotubes comme renforcements dans des composés de polymère, substrats pour la culture cellulaire, senseurs, déclencheurs et émetteurs de zone avec des nanotubes comme-élevés est technique due difficile à la nature non-réactive et hydrophobe (solubilité limitée dans les solvants organiques), au noncleanliness relatif de leur surface (présence d'une couche amorphe de carbone), et à l'agglomération naturelle du CNTs dans des paquets. Pour surmonter ces problèmes, une modification des nanotubes de carbone en changeant leur composition chimique extérieure a prouvé à être efficace.

Functionalizing les nanotubes de carbone avec un certain nombre de groupes fonctionnels est connu pour augmenter leur réactivité chimique et peut être utilisé comme point de départ pour davantage de modification chimique. Plusieurs méthodes telles que le produit chimique [6, 7, 8, 9], l'emballage électrochimique [10], de polymère [11], et la demande de règlement de plasma ont été appliquées pour modifier la surface de CNT. Dai décrivent et autres l'ouverture des nanotubes développés alignés recouverts par des nanorods de Technicien par l'intermédiaire gravure2 de HO-plasma, ainsi que le dépôt d'acetaldehyd-plasma-lancement et de polymère-film [12, 13]. En plus de cela, d'autres films comme PMMA [14] ou pyrrole [15] ont été déposés. Le functionalization de CNTs a été exploré par exemple à l'aide de l'hydrogène [16], de l'azote [17], des ammoniums [18], plasmas2 d'O/Ar [19], 2 d'O [20], 4 de CF [21, 22], ou6 de SF [de 23]. Crucialement, parce que utilisation des alignements de nanotube dans des dispositifs d'émission de champ et de senseur nous avons prouvé que le functionalization de plasma [24] peut préserver le cadrage vertical des alignements de nanotube de carbone.

Les fins des nanotubes ou des nanofibers verticalement alignés de carbone en tant que synthétisé sont normalement recouvertes par une particule de catalyseur encapsulée par carbone. Afin d'activer la mise en place des molécules d'invité (ADN, gravure à l'eau forte d'hydrogène) l'ouverture des fins des nanotubes est désirée. Les méthodes variées employées jusqu'ici sont basées selon trois principes (i) la dissolution chimique que mouillée (ii) mechanichal se brisent ou (ii) burning aidé paroxygène de température élevée. Cependant de telles méthodes sont accompagnées des incidences nuisibles de détruire le cadrage vertical et la structure électronique des nanotubes.

En cet article nous enregistrons une méthode rapide et favorable à l'environnement de décharge luminescente de basse (LPGD) pression pour préparer les papiers bucky de nanotube de carbone avec la mouillabilité contrôlable. Nous rendons compte également de l'effet de la température ambiante LPGD sur la morphologie et la chimie de surface des nanofibers verticalement alignés de carbone. La Caractérisation du CNTs et des nanofibers functionalized a été effectuée par les techniques analytiques extérieures comme SEM, ESCA, TGA, PARI pour trouver les positionnements optimisés de paramètre.

Expérimental

Production des Nanotubes de Carbone

Des matières premières de CNT ont été produites au Liège de Centre D'enseignement Supérieur Par la déposition en phase vapeur (CVD) du méthane au-dessus d'un catalyseur de Co supporté par MgO et de MOIS. Le support de MgO a été imbibé d'une solution aqueuse de Co (NON3)2. 6HO2 et (NH4) MoOHO624.2, et la solution a été soniquée pendant 30 mn et du jour au lendemain séchée au ºC 100. La poudre sèche a été agglomérée au ºC 450 pour que 8 heures produisent le catalyseur. 0,5 g de catalyseur ont été mis dans un tube de quartz dans un four de tube. La poudre était réduite par la chauffage à 800 que le ºC dans 10% H/Ar2 à un débit de minute de 200 ml-1 pendant 30 Mn de Méthane a été alors introduit dans le tube à un débit de 100 ml Mn.-1 La période d'accroissement pour la formation de CNTs a été fixée au ºC 800 à mn 60, après quoi le four a été refroidi à la température ambiante. Pour épurer CNTs le mélange comme-préparé de catalyseur/carbone a été traité avec 3M HNO3 et a été lavé par l'eau pour retirer le catalyseur.

Production de CNTs Développé Aligné

MWCNT Alignés ont été produits par l'intermédiaire du Dépôt Amélioré de Plasma à l'Université de Cambridge [25]. MWCNT ont été développés in-situ sur des substrats de SI à l'aide d'une couche mince du catalyseur (~5nm) de Ni. Utilisant un rapport de flux de gaz de 1:4 de l'Acétylène (CH22) aux Ammoniums (NH3) et de températures d'accroissement de 680°C ces MWCNT ont été développés entre 10 à 25mins pour réaliser les hauteurs désirées du μm ~0.5-1.5. Pendant le processus de croissance une polarisation de plasma de C.C de 600V est appliquée qui met à jour un champ électrique pour aligner le MWCNT.

Demande De Règlement de Plasma

Pendant le projet, deux systèmes de demande de règlement différents de plasma ont été accumulés. D'abord, un réacteur de tube ont été utilisés, schématiquement représenté sur le Schéma 1.

Le Schéma 1. vue Schématique du réacteur de tube dans le design horizontal

Le réacteur est équipé d'un générateur à haute fréquence (13,56 Mhz), d'un système de prise de gaz avec des Contrôleurs de flux, d'une pompe à vide avec un déroutement en amont d'azote liquide et des Contrôleurs de pression. Le générateur active une absorption d'énergie entre 10 et 600 W. Le Contrôleur de flux peut être réglé à un flux de gaz du sccm jusqu'à 100 avec un gaz de monomère ou mélanges de gaz. Le flux de gaz réussit horizontalement au-dessus des échantillons. Le système de pompage active une pression de culot avant la demande de règlement de 0,001mbar environ. Les positionnements trouvés de paramètre ont été alors transférés à un système parallèle plus défini de plasma de plaque représenté sur le schéma 2 avec une verticale de flux de gaz aux échantillons.

Le Schéma 2. cavité Parallèle de demande de règlement de plasma de plaque pour functionalize les papiers bucky et la demande de règlement des structures développées alignées avec une taille du cm 40x302 (DIN A3).

Ce réacteur symétrique se compose de deux électrodes parallèles plates avec une taille du cm 40×302. Dans l'installation utilisée le plasma a été capacitively accouplé à la fréquence de 13,56 Mhz (RF) en employant un générateur® de plasma d'ENI ACG-6B et un réseau adapté® d'adaptation d'impédance d'ENI MWH-5 (Instruments de MKS Deutschland Gmbh, Munich/Allemagne). L'électrode supérieure a été connectée au RF tandis que le inférieur était fondu. Plus de petits groupes sur ce réacteur peuvent être trouvés ailleurs [26].

Méthodes Analytiques

Microscopie électronique de Lecture (SEM ; Le VP 1530 de LION) en combination avec la spectroscopie aux rayons X dispersive d'énergie (EDX) a été employé pour évaluer la structure morphologique des matières premières et des papiers bucky produits. la RAMAN-spectroscopie a été effectuée avec les Spectres de Ntegra [NT-MDT] équipés de deux lasers à 632,8 nanomètre et à émission de 488 nanomètre, respectivement. Une grille de 1800 lines/mm fournissant une définition du cm 1,5-1.

des isothermes2 de N-Adsorption ont été mesurées à 77 K par une méthode gravimétrique (système d'IGA, Hiden Analytical, Ltd.). Les mesures d'adsorption ont été effectuées après le preevacuation des échantillons de nanotube à 373 K et à 1 avion de patrouille maritime pour 3h. Les échantillons de nanotube affichent un type II ou le type comportement d'IV ce qui permet le calcul de la surface particulière par l'intermédiaire de la Pari-méthode selon OIN 9277 DIN.

Les études extérieures d'analyse ont été réalisées par XPS/ESCA utilisant un Système d'Axe de Kratos Ultra équipé d'un DLD-détecteur et d'une source monochromatique d'AlKα. 26,].

Résultats et Discussion

Production De Papier Bucky

Pendant le procédé de production, les nanotubes de carbone forment les agglomérats en général grands de CNTs empêtré, souvent mélangés à de petits nanoparticles restants de catalyseur encapsulés en nanotubes de carbone et carbone amorphe. Le Schéma 3 représente des chiffres de SEM de la matière première de MWNT et de SWNT produite par l'intermédiaire de la méthode de CVD. Pour obtenir un bon et stable papier bucky, ces agglomérats doivent être brisés, idéalement pour choisir des paquets de CNTs ou de CNT.

Le Schéma 3. chiffres de SEM de matière première de MWNT et de SWNT. Le matériau comme-produit se compose grand, de grands agglomérats jusqu'à de 100-500µm de CNTs empêtré. L'agrandissement le plus élevé indique également la forme différente de MWNT comparé à SWNT.

Le paramètre de processus peut également influencer la surface particulière du CNT-matériau obtenu. Des mesures2 de N-Adsorption les valeurs suivantes ont été obtenues :

La surface Particulière du Tableau 1. a mesuré à SWNT- et à MWNT-poudres.

Matériau

surface particulière [m/g2]

Numéro 1 de l'UCC SWNT

444,1 ± 2,5

Numéro 2 de l'UCC SWNT

581,3 ± 13,4

Numéro 1 de l'UCC MWNT

368,2 ± 2,6

Numéro 2 de l'UCC MWNT

555,2 ± 7,2

La production des feuilles de nanotube de carbone (papiers bucky) a été la première fois décrite par Rinzler et autres [28] en tant qu'une phase pendant la purification de la matière première de SWNT. Une optimisation systématique des paramètres influençant la production de papier bucky a été faite le long des phases de production affichées dans la vue schématique sur le schéma 4.

Le Schéma 4. vue de Schéma des phases pour produire les papiers bucky

Selon la taille et l'épaisseur de mg 40 de papier (des papiers jusqu'à un diamètre de 150 millimètres peuvent être produits) bucky finalement produit jusqu'à mg 500 de poudre de CNT ont été dispersés dans une solution 1% aqueuse de SDS (sulfate dodécylique de sodium) utilisant l'aide ultrasonique. Également d'autres tensides comme Triton X peuvent être utilisés mais le SDS semblent être plus pertinent. L'aide Ultrasonique est indispensable pour briser les agglomérats. Il pourrait afficher qu'une extrémité ultrasonique est plus pertinente puis un bain ultrasonique. Avec un bain jusqu'à 16 heures de demande de règlement est nécessaire pour une bonne dispersion mais la demande de règlement est plus douce. Avec des temps particuliers ultrasoniques d'une demande de règlement d'extrémité (diamètre 7 millimètres) sont 30min. De Plus Longs temps de demande de règlement mènent à un rapetissement du CNTs comme évalué par l'intermédiaire de la spectroscopie de corrélation de photon. Pour retirer de grandes et undispersed particules, la centrifugation consécutive pour 15 mn 5000 t/mn est recommendée. La CNT-suspension obtenue est alors filtrée utilisant la membrane de filtre de polycarbonate de 0,45 µm. Également d'autres matériaux de membrane aiment PVDF, PTFE, SIÈGE POTENTIEL D'EXPLOSION ou le Nylon conviennent. Mais notre observation est cela de la membrane de PC enlevant hors circuit du papier bucky nouvellement préparé est plus facile. La filtration peut être faite par filtration d'aspirateur ou de haute pression. Le Schéma 5 affiche des photos des deux techniques de filtration.

Le Schéma 5. Photos de l'aspirateur (gauche) et (de la bonne) technique à haute pression de filtration pour produire les papiers bucky. Selon la taille de matériel, des papiers bucky jusqu'à 150mm de diamètre peuvent être produits.

Sur le schéma 6 deux illustrations de SEM avec les photos des papiers bucky obtenus sont affichées. La partie gauche affiche une illustration de BP produit avec un mauvais positionnement de paramètre. La demande de règlement ultrasonique était de diminuer les tubes, toutefois la dispersion n'a pas été centrifugée complètement avant la filtration. Il pourrait de manière dégagée voir que les grands agglomérats de CNT domine mener de papier bucky à une feuille fragile. Avec des paramètres optimisés un bon enchevêtrement du CNTs et des CNT-paquets et un papier bucky stable ont pu être obtenus.

Le Schéma 6. SEM-chiffres et photos des papiers bucky a produit dessous non et a optimisé des paramètres.

La Plupart des papiers bucky produits ont été employées pour analyser leurs propriétés électromécaniques (performance de mise en fonction) [29, 30]. Pour cette demande mais également d'utilisation du papier bucky comme substrat pour la culture de cellules [31], le SDS demeurant doit être enlevé. les TGA-mesures, effectuées à TCD, indiquent de manière dégagée que le papier bucky doivent être des 5 périodes rincées avec 150 ml d'eau chaude de retirer l'excès SDS attendu que l'eau froide est moins pertinente.

Demande De Règlement de Plasma des Papiers Bucky

Pour mesurer la performance de mise en fonction des papiers bucky ou augmenter la capacité des cellules d'arranger et proliférer à lui, un hydrophilization de la surface de papier est exigé. Car produit les papiers bucky ont type des propriétés de non-mouillage avec des cornières de contact de 90° jusqu'à 130°. Ceci peut être tracé de nouveau à la nature hydrophobe du CNTs. Pour mesurer les propriétés électromécaniques, un électrolyte est exigé [32]. Un hydrophilization des papiers bucky dus à une demande de règlement de plasma devrait mener à un mouillage instantané et à une meilleure pénétration de l'électrolyte dans la maille de CNT.

Pour optimiser le plasma traitez plusieurs paramètres doivent être considérés en raison de leur influence sur le genre et le montant de substance active dans la zone de plasma. Le Schéma 7 récapitule les plus importants.

Le Schéma 7. Paramètres influençant la demande de règlement de plasma

Nous avons vérifié l'influence du gaz de monomère, de l'alimentation électrique, du flux de gaz, et du temps de demande de règlement. L'estimation du functionalization de plasma a été principalement faite par la spectroscopie de photoélectron de Rayon X (XPS/ESCA). Sur le schéma 8 éventails particuliers de C1s de SWNT, MWNT et MWNT traités par plasma sont affichés. Le papier bucky de SWNT dans ce cas a été effectué à partir d'une matière première de décharge en arc. La crête supplémentaire à l'eV approximativement 287, attribué à l'amélioration des fonctionnalités de l'oxygène est plus prononcée pour le matériau de SWNT.

Le Schéma 8. spectras de C1s de SWNT, de MWNT et d'un Ar/O-plasma2 a traité le papier bucky.

Dans les différents élans de littérature ont été discutés au sujet de la déconvolution de la crête de C1s des nanotubes de carbone. Certains utilisent une forme de crête de graphite pour la grande crête à l'eV 284,6 avec l'arrière à l'accepteur de haute énergie [33, 34, 35], d'autres distinguent le SP2 et le SP-carbone3 à l'eV 284,6 (C1) et à l'eV 285,1 (C2), respectivement [36, 37]. Les crêtes avec un eV que 290 plus élevé d'énergies de liaison ont été interprétées comme passages de π-π* (bouleversements) [38], pendant qu'O=C-O-C=O/carbonate [39] ou négligées [40]. Les trois crêtes principales centrées eV 286,7 à l'eV (C3), 287,9 (C4), et eV 289,2 (C5) qui apparaissent après que l'oxydation de plasma soient généralement attribuées aux groupes de CO (alcool/éther), de C=O (keton/aldehyd), et d'O-C=O (carboxylique/ester), respectivement. Tous Les composants ont été ajustés à l'aide 70/30) d'une ligne forme Gaussienne/Lorentzian (après une soustraction linéaire de mouvement propre et des positions maximales et un FWHMs de constante.

Pour vérifier le rôle des couches hexagonales sur la modification induite de plasma nous avons le matériau comparé de MWNT et de SWNT traité avec de l'azote, le N/O22 (50:50), et le plasma de l'oxygène, respectivement. L'alimentation électrique de plasma a été réglée à 10 W et les temps appliqués de demande de règlement étaient mn 10 sec ou 10, respectivement. Les compositions élémentaires obtenues sont données dans le tableau 2.

Comparaison du Tableau 2. de composition élémentaire de matériau de SWNT et de MWNT après que différentes demandes de règlement de plasma avec le potentiel accru d'oxydation et 2 fois différentes de demande de règlement.

En Tant Que prévu, de plus longs temps de demande de règlement et potentiel plus élevé d'oxydation du plasma mènent à un teneur plus élevé de l'oxygène. La Prise un oeil plus attentif au teneur d'oxygène de lui peut en outre être conclue que dans tous les cas le degré de functionalization de l'oxygène est plus élevé pour le matériau de SWNT que pour le matériau de MWNT. Ceci peut être expliqué par la profondeur de l'information du XPS. Le functionalization du MWNT-matériau se produit seulement aux 1-3 CNT-couches extérieures. La profondeur de l'information de XPS (approximativement 5-10nm) comprend les shell intérieures non modifiées aussi, ayant pour résultat un O/C-ratio réduit pour le MWNTs.

Les fonctionnalités de l'oxygène ont été considérablement améliorées après demande de règlement de plasma dans N2 (pour SWNTS grimpé de 5,1 jusqu'à 15,7 at% ; pour MWNTs a grimpé de 2,5 jusqu'à 13,2 at%), attendu que la constitution de l'azote était le modéré (0,5 à 2,5 at%). Cette prise significative de l'oxygène peut être expliquée en considérant le grand nombre de défauts produits pendant la demande de règlement de plasma. L'introduction des défauts dans le réseau hexagonal laisse la surface avec les sites très hautement réactifs capables d'adsorber l'oxygène.

Les temps Élevés d'alimentation électrique et de demande de règlement de plasma étaient efficaces non seulement pour introduire des fonctionnalités de l'oxygène sur les couches extérieures premières du CNTs, mais pour enlever également le carbone amorphe et pour détruire même les nanotubes jusqu'à un plein burning (voir également la prochaine partie). C'est en accord avec la diminution de la surface particulière mesurée au papier bucky de MWNTs avant et après la demande de règlement dans le plasma2 d'Ar/O. Considérant Que la matière première a une surface particulière 368 de ± 3 m/g2 le d'origine et le papier bucky traité par plasma affiche des valeurs 203 du ± 2 m/g2 et 188 le ± 2 m/g2 respectivement. Par Conséquent la demande de règlement de plasma dans des conditions optimisées peut servir de procédé de purification capable corroder les impuretés associées par carbone non cristallin.

Un plus doux mais également hydrophilization pertinent peut être réalisé à l'aide du plasma d'azote suivi d'une oxydation après traitement délibérée avec l'oxygène. Ici, les nanotubes sont lancés par le plasma d'azote menant à une importante quantité de radicaux, comme évalué par résonance de spin électronique (ESR). L'inondation consécutive du réacteur de plasma avec l'oxygène active la réaction de l'oxygène biradical avec les radicaux formés sur la surface de nanotube. Les papiers bucky traités avec cette méthode affichent également un mouillage instantané et des cornières de contact ci-dessous 10°.

Demande De Règlement de Plasma de CNTs Développé Aligné

Au Commencement des demandes de règlement de plasma ont été effectuées sur CNTs empêtré déposées par technique sèche de goutte sur les disques de silicium vêtus par or. Le côté gauche du schéma 9 affiche les micrographes optiques des échantillons empêtrés après que la demande de règlement de plasma de l'oxygène aux conditions variées La table au côté droit récapitule la composition élémentaire obtenue par analyse chimique de spectroscopie électronique (ESCA). Toutes Les expériences ont été effectuées dans le réacteur horizontal de tube. Il est clair, cela dans ce réacteur une oxydation intense se produit à l'aide de l'oxygène comme gaz de processus et alimentation électrique de 50 W. Après demande de règlement de 5 mn à 50 W la couche de CNT était consommation.

Le Schéma 9. micrographes Optiques de CNTs empêtré déposés sur Ag/Si par goutte sèchent la technique après différentes demandes de règlement de plasma de l'oxygène, avec leurs compositions élémentaires.

Ultérieurement, la demande de règlement de plasma de CNTs verticalement aligné développé sur un substrat de SI a été effectuée dans le but d'ouvrir leur extrémité. En Raison du premier mécanisme d'accroissement le catalyseur de nickel est situé à l'extrémité du CNTs vu en tant que points blancs dans les SEM-illustrations que Les expériences ont été effectuées dans le réacteur de parallèle-plaque. En Raison de la zone plus grande de plasma, l'alimentation électrique pertinente selon le cm2 est plus petit comparée à celle du réacteur de tube. Différents gaz de monomère ont été évalués comprenant l'oxygène, l'azote, l'hydrogène, l'eau ainsi que l'argon/oxygène et l'hydrogène/oxygène-mélanges. Les rôles de l'alimentation électrique (10 W, 50 W), flux de gaz, pression et temps de demande de règlement (entre mn 10 sec et 10) ont été également vérifiés. Nous avons constaté que les demandes de règlement brutales nécessaires pour ouvrir le CNTs perturbaient sévèrement la forme et le cadrage vertical du CNTs. Le Schéma 10 images particulières des présents SEM.

Le Schéma 10. SEM-illustrations de CNTs aligné avant et après la demande de règlement de plasma. Après demande de règlement courte que les temps (10sec) à 10 W n'actionnent aucune interruption est visible attendu que de plus longs temps de demande de règlement ou une puissance plus élevée détruisent la forme des tubes sans s'ouvrir des bouchons d'embout.

Nous avons constaté que la demande de règlement de plasma de l'oxygène mène à une interruption significative de la configuration verticale de cadrage même après des temps courts de demande de règlement de sec 60. 2Ar/O- et H/O-mixtures22 peuvent être appliqués sec jusqu'à approximativement 60 sans changement intense de la forme de tube attendu que de plus longs temps affichent les mêmes incidences nuisibles. Les demandes de règlement de Plasma utilisant des potentiels réduits d'oxydation comme ceux produits par l'azote moléculaire ont donné droit sur une configuration inchangée de la verticale CNT même après 10 Mn.

Des solutions Acides telles que l'acide chlorhydrique ont été affichées pour aider l'ouverture de SWNTs [41 traité par plasma]. La demande de règlement de plasma mène à une destruction de paroi de nanotube, permettant au HCL de réagir avec les particules de catalyseur de fer et de brûler les bouchons de tube. Dans notre étude, utilisant MWNTs (150 traité par plasma nanomètre de diamètre) une demande de règlement chimique mouillée consécutive après des états modérés de plasma mènent à un « renforcement de tipi » du CNTs dû aux forces capillaires sans ouvrir les extrémités. La structure de réseau 3D est illustrée sur les SEM-illustrations du schéma 11. Nous envisageons que des conditions plus brutales (de plus longs temps de demande de règlement) sont nécessaires pour exposer les particules de catalyseur ; de telles études sont en cours.

Le Schéma 11." Renforcement de tipi » de CNTs développé aligné après une demande de règlement chimique mouillée.

Conclusions

Des papiers Bucky ont été avec succès produits après l'optimisation des phases de production. Le SDS a été recensé en tant que Tenside approprié avec une demande de règlement ultrasonique d'extrémité pour obtenir de bonnes suspensions de CNT. La demande de règlement ultrasonique a été réglée à mn 30 pour éviter le rapetissement significatif du CNTs. Des Autres agglomérats de CNT ont été retirés par centrifugation avant la filtration au-dessus d'un 0, membrane de polycarbonate de taille de pore de 45 µm. des PC-membranes ont été évaluées comme meilleur à la peau des papiers bucky. Les effets de la demande de règlement de plasma sur la mouillabilité extérieure des papiers bucky de nanotube de carbone et des nanotubes alignés ont été hydrophilization systématiquement vérifié d'A des papiers bucky produits ont été avec succès expliqués par demande de règlement de plasma utilisant l'oxygène contenant les gaz de processus ou la réaction après traitement à l'oxygène après lancement de plasma. En conséquence, un mouillage instantané et les cornières de contact <10° ont été obtenus. Nous avons également constaté que sous des paramètres doux d'oxydation le cadrage vertical de MWNTs demeure inchangé attendu que des conditions plus intenses détruisent la forme de CNT sans ouvrir les bouchons d'embout.

Remerciement

Les auteurs reconnaissent l'Union Européenne pour financer ce projet dans le Projet de Recherche Visé par Détail d'UE DESYGN-IT (Aucun NMP4-CT-2004-505626)

Références

1. M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, P. Avouris, Nanotubes de Carbone : Structure, Propriétés, et Applications de Synthèse ; Springer, Berlin, 2001.

2. R.H. Baughman, A.A. Zakhidov, W.A. de Heer, la Science 297 (2002) 787.

3. P. Avouris et J. Chen, Matériaux Aujourd'hui 9 (2006) 46.

4. A. Hirsch, O. Vostrowsky, Functionalization des nanotubes de carbone, Springer Berlin/Heidelberg, 2005.

5. C.A. Digue, J.M. Tour. EUR de Chim. J. 10 (2004) 81.

6. H. Murphy, P. Papakonstantinou, T.I.T. Okpalugo, J. Vac. Sci. Technol. B 24 (2006) 715.

7. F.H. Gojnv, J. Nastalczyk, Z. Roslaniec, K. Schulte, Chem. Phys. Lett, 370 (5-6) (2003) 820.

8. U. Dettlaff-Weglikowska, J.M. Benoit, P.W. Chiu, R. Graupner, S. Lebedkin, et S. Roth, Curr. APPL. Phys. 2 (2002) 497.

9. T.I.T. Okpalugo, P. Papakonstantinou, H. Murphy, J. McLaughlin, et N.M.D. Brown, Carbone 43 (2005) 2951.

10. J.L. Bahr, J.P. Yang, D.V. Kosynkin, M.J. Bronikowski, R.E. Smalley, et J.M. Tour, J. Am. Chim. Soc. 123 (2001) 6536.

11. M.J.O'Connell et autres Chem. Phys. Lett. 342 (2001) 265.

12.    L. Dai, Physique de Radiothérapie et Chimie, 62 (2001) 55.

13.    Q. Chen, L. Dai, M. Gao, S. Huang, A. Mau, J. Phys. Chim. B, 105 (2001) 618.

14.    R.E. Gorga, K.K.S. Lau, K.K. Gleason, R.E. Cohen, Tourillon de la Science Appliquée de Polymère, 102 (2006) 1413.

15.    D. Shi, J. Lian, P. Il, L.M. Wang, W.J. van Ooij, M. Schulz, Y. Liu, D.B. Mast, Physique Appliquée Marque Avec Des Lettres 81, (2002) 5216.

16.    B.N. Khare, M. Meyyappan, A.M. Cassell, C.V. Nguyen, J. Han, Lett Nano. 2 (2002) 73.

17.    B.N. Khare, P. Wilhite, B. Tran, E. Teixeira, K. Fresquez, D.N. Mvondo, C. Bauschlicher, M. Meyyappan, J. Phys. Chim. B, 109 (2005) 23466.

18.    B.N. Khare, P. Wilhite, R.C. Quinn, B. Chen, R.H. Schingler, B. Tran, H. Imanaka, C.R. Ainsi, C.W. Bauschlicher, M. Meyyapp, J. Phys. Chim. B, 108 (2004) 8166

19.    H. Bubert, S. Haiber, W. Brandl, G. Marginean, M. Heintze, V. Brüser, Diamant et Matériaux Relatifs, 12 (2003) 811.

20.   T. Xu, J. Yang, J. Liu, Q. Fu, la Science Extérieure Appliquée, 253 (2007) 8945.

21.   L. Valentini, D. Puglia, I. Armentano, J.M. Kenny, Physique Chimique Marque Avec Des Lettres 403 (2005) 385.

22.    N.O.V. Plank, L. Jiang, R. Cheung, Lettres de Physique Appliquée, 83 (2003) 2426.

23.    N.O.V. Plank, R. Cheung, Bureau D'études Microélectronique, 73-74 (2004) 578.

24.    G. Abbas, P. Papakonstantinou, G.R.S. Iyer, IW. Kirkman, LC. Chen, Phys. Rev B, 75, 1954429 (2007).

25.    M. Chhowalla, K.B.K. Teo, C. Ducati, N.L. Rupesinghe, G.A.J. Amaratunga, A.C. Ferrari, D. Roy, J. Robertson et W.I. Milne, Tourillon de la Physique Appliquée 90 (2001) 5308.

26.    U. Vohrer, D. Hegemann, C. Oehr, Anal. Bioanal. Chim., 375 (2003) 929.

27.    U. Vohrer, C. Blomfield, S. Page, A. Roberts, la Science Extérieure Appliquée, 252 (2005) 61.

28.    A.G. Rinzler, J. Liu, H. Dai, P. Nikolaev, C.B. Huffman, F.J. Rodriguez-Macias, P.J. Boul, A.H. Lu, D. Heymann, D.T. Colbert, R.S. Lee, J.E. Fischer, A.M. Rao, P.C. Eklund, R.E. Smalley, Physique Appliquée A (1998) 29.

29.    U. Kosidlo, D.G. Weis, K. Hying, M.H. Haque, I.Kolaric, Azojono 2007 à publier

30.    U. Vohrer, I. Kolaric, M.H. Haque, S. Roth et U. Detlaff-Weglikowska, Carbone 42 (2004) 1159.

31.    U. Vohrer, FRONTIÈRE ENTRE LES DEUX ALLEMAGNES de Fraunhofer, État 2004/2005, 48-49 (2005) http://www.igb.fraunhofer.de/WWW/GF/GrenzflMem/nano/CNT/en/CNT_references.en.html de Biennal

32.    Baughman, DROIT ; Cui, C. ; Zakhidov, A.A. ; Iqbal, Z. ; Barisci, J.N. ; Spinks, G.M. ; Wallace, G.C. ; Mazzoldi, A. ; de Rossi, D. ; Rinzler, A.G. ; Jaschinski, O. ; Roth, S. ; Kertesz, M., Déclencheurs de Nanotube. La Science 284 (1999) 1340.

33.    H. Bubert, S. Haiber, W. Brandl, G. Marginean, M. Heintze, V. Brüser, Diamant et Matériaux Relatifs 12 (2003) 811

34.    S. Haiber, A. Xingtao, H. Bubert, M. Heintze, V. Brüser, W. Brandl, G. Marginean, Bioanal Chim., 375 (2003) 875 Anal.

35.    A. Felten, C. Bittencourt, J.J. Pireaux, G. Van Lier, J.C. Charlier, Tourillon de la Physique Appliquée, 98 (2005) 074308.

36.    C. Pirlot, I. Willems, A. Fonseca, J.B. Nagy, J. Delhalle, Matériaux de Bureau D'études Avancés, 4 (2002) 109.

37.    H. Il Y A, T. Kugler, F. Cacialli, W.R. Salaneck, M.S.P. Shaffer, A.H. Windle, R.H. Friend, J. Phys. Chim. B 103 (1999) 8116.

38.    Y.Q. Wang, P.M.A. Sherwood, Chim.

39.    Parekh, B.D., T. ; Chevalier, P. ; Santhanam, K.S.V. ; Takacs, G.A J. Adhesion Sci. Technol., 20(16) (2006) 1833.

40.    W.H. Lee, S.J. Kim, W.J. Lee, J.G. Lee, R.C. Haddon, P.J. Reucroft, la Science Extérieure Appliquée 181 (2001) 121

41.    Huang, S. ; Dai, L.J. Phys. Chim. B 2002, 106, 3543-3545.

Détails des Contacts

Uwe Vohrer

Bureau D'études et Biotechnologie Dièdres d'Institut de Fraunhofer
Nobelstrasse 12
70569 Stuttgart
L'Allemagne

Uwe.Vohrer@igb.fraunhofer.de

Justin D. Holmes, Zhonglai Li

Département de Chimie, Partie de Matériaux et Centre Liquide Supercritique,
Liège de Centre D'enseignement Supérieur,
Liège
L'Irlande

j.holmes@ucc.ie
zhonglaili@yahoo.com.cn

Pagona Papakonstantinou

École de Centre de Recherches de Bio-ingénierie de l'Irlande du Nord d'Élém. Élect. et de l'Industrie Mécanique Newtownabbey,
Cie. Antrim BT37 0QB
N. l'Irlande

p.papakonstantinou@ulst.ac.uk

AunShih

Université de Cambridge
Cambridge
LE R-U

ast27@cam.ac.uk

Manuel Ruether, Werner J. Blau

Université de Trinité
Ensemble RMN
École de Chimie
Dublin 2
L'Irlande

ruetherm@tcd.ie
wblau@tcd.ie

Date Added: Nov 16, 2007 | Updated: Jul 15, 2013

Last Update: 15. July 2013 15:59

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit