OARS - Open Access Rewards System
DOI : 10.2240/azojono0126

탄소 Nanotube 분말, Bucky 종이 및 수직으로 맞추어진 Nanofibers의 습윤성을 맞추기

DESYGN IT - 특별판

산업 기술을 위한 Nanotubes의 디자인, 종합 및 성장

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

저작권 AZoM.com Pty 주식 회사.

이것은 허용 제한 없는 사용이 본래 일을 제대로 인용되고 그러나 비영리적인 배급 및 재생산으로 제한되는 제공한 AZo 노 http://www.azonano.com/oars.asp의 조건으로 분산된 아조기를 함유한 개가식 사례금 시스템 (AZo 노) 약품입니다.

제출하는: 2007년th 11월 6일

배치하는: 2007년th 11월 16일

커버되는 토픽

요약

키워드

소개

실험

탄소 Nanotubes의 생산

맞추어진 증가된 CNTs의 생산

플라스마 처리

분석적인 방법

결과와 면담

Bucky 서류상 생산

Bucky 종이의 플라스마 처리

맞추어진 증가된 CNTs의 플라스마 처리

결론

수신 확인

참고

접촉 세부사항

요약

유럽 공동체 위원회가 투자한 DESYGN-IT 연구 계획 안에, 탄소 nanotubes는 (CNT) 수직으로 Si 기질 그리고 주로 "bucky 종이에 관해서는" 참조된 CNT 장 또는 매트, 증가된 분말의 모양으로, 조사되었습니다. nanotubes의 그들의 소수성과 비활성 본질, functionalization 또는 변경 때문에 요구한 응용을 위해 그(것)들을 낙관하기 위하여 필요할 수 있습니다. 저압 미광 방전 처리는 다중 벽으로 막힌 탄소 nanotubes (MWNT) 분말에서 생성한 bucky 종이의 습윤성을 증가하는 그들의 기능 식으로 조사되었습니다. Hydrophilized bucky 종이는 세포 배양을 위한 전해질 해결책 기질에 있는 액추에이터로 그들의 사용을 위해 요구됩니다. 플라스마 처리에 근거를 둔 맞추어진 증가한 CNTs의 엔드 캡의 개통은 두번째 목표이었습니다. 것과 같이 생성된 탄소 nanotube 물자 (분말, bucky 종이, 맞추어진 구조물) 뿐 아니라 플라스마에 의하여 취급된 견본은 SEM, ESCA, TGA 의 내기 같이 지상 분석 기술 낙관한 매개변수가 놓는다는 것을 찾아내기 위하여 특징이었습니다. 플라스마를 포함하는 산소를 사용해서, CNT 매트의 습윤성에 있는 증가는 성공적으로 보일 수 있었습니다. bucky 종이에 carbofluorine 단위체의 플라스마 중합은 superhydrophobic 표면으로 이끌어 냅니다. 우리는 더 가혹한 조건이 엔드 캡을 열기 없이 CNT 모양을 파괴하더라도 반면 온화한 산화 매개변수의 밑에 MWNTs의 수직 줄맞춤이 변하지않게 남아 있다는 것을 것을을 발견했습니다.

키워드

특성, 탄소 nanotube, bucky 종이, 플라스마 처리, functionalization, ESCA

소개

그들의 발견 그후 내내, 탄소 nanotubes는 미래의 새로운 경이 물자로 예고되었습니다. 그들의 현저한 기계 및 전자 속성은 온갖 나노 과학 및 분자 전자공학 [1, 2, 3]에 있는 중요한 역할을 하기 위하여 그(것)들을 예정합니다. 적어도 2개의 중요한 장애물은 이 잠재력을 성취하기 위하여 극복되어야 합니다. 첫째로, 개별적인 관의 조작은 고작 장치의 대량 생산을 방지하는 어려운 오늘입니다. 둘째로, 물자의 각종 특정한 응용을 적응시키기 위하여 속성을 미조정하는 기능은 달성되어야 합니다. 따라서 nanotubes [4, 5]의 속성의 지점 성장 조작을 위한 functionalization 기술을 개발하는 필요가 있습니다.

중합체 합성물에 있는 증강으로 nanotubes의 예를 들면 응용은, 세포 배양을 위한 기질, 것과 같이 증가된 nanotubes를 가진 센서, 액추에이터 및 필드 이미터 뭉치로 과학 기술로 nonreactive와 소수성 성격 (유기 용매에 있는 한정된 가용성), 그들의 표면 (무조직 탄소 층의 존재)의 상대적인 noncleanliness, 및 CNTs의 자연적인 덩어리 어려운 때문이. 그들의 지상 화학 성분을 바꾸어서 이 문제를, 탄소 nanotubes의 수정은 극복하게 능률적 증명했습니다.

Functionalizing는 몇명의 작용기와 가진 탄소 nanotubes 그들의 화학 반응성을 증가하기 위하여 알려지고 출발점으로 추가 화학 수정을 위해 사용될 수 있습니다. 화학제품 [6 7, 8, 9], 전기화학의 [10], 중합체 감싸고는 [11], 및 플라스마 처리와 같은 몇몇 방법은 CNT 표면을 변경하기 위하여 적용되었습니다. Dai는 그 외 여러분 HO 플라스마 에칭을 통해 Fe nanorods에 의해 캡핑된 맞추어진 증가한 nanotubes의 개통2, 뿐 아니라 acetaldehyd 플라스마 활성화와 중합체 필름 공술서 [12, 13] 기술합니다. 그것 이외에, PMMA [14] 같이 그밖 필름 또는 피롤 [15] 예금되었습니다. CNTs의 functionalization는 수소 [16], 질소 [17], 암모니아 [18], O/Ar [19], O [220], CF [2 21, 22], 4 또는 SF [23] 플라스마를 사용해서6 탐구되었습니다 예를들면. 전계 방출과 센서 장치에 있는 nanotube 소집의 결정적으로, 왜냐하면 사용 우리는 플라스마 functionalization [24] 탄소 nanotube 소집의 수직 줄맞춤을 보존할 수 있다는 것을 보여주었습니다.

종합하는으로 수직으로 맞추어진 탄소 nanotubes nanofibers의 끝은 탄소에 의하여 캡슐에 넣어진 촉매 입자에 의해 일반적으로 캡핑됩니다. 게스트 분자 (DNA, 수소 식각)의 삽입을 가능하게 하기 위하여는 nanotubes의 끝의 개통은 요구됩니다. 이제까지는 사용된 각종 방법은 mechanichal 젖은 화학 해체 (II)가 또는 (II) 고열 산소에 의하여 지원된 연소 끊는 3개의 원리 (i)에 근거를 둡니다. 그러나 그 같은 방법은 nanotubes의 수직 줄맞춤 그리고 전자 구조 파괴의 해로운 효력을 동반됩니다.

이 서류에서 우리는 급속한 환경 친절한 저압 미광 방전 지배할 수 있는 (LPGD) 습윤성을 가진 탄소 nanotube bucky 종이를 준비하기 위하여 방법을 보고합니다. 우리는 또한 수직으로 맞추어진 탄소 nanofibers의 형태학 그리고 표면 화학에 대한 실내 온도 LPGD의 효력에 보고합니다. functionalized CNTs 및 nanofibers의 특성은 SEM, ESCA, TGA 의 내기 같이 지상 분석 기술로 낙관된 매개변수 세트를 찾아내기 위하여 실행되었습니다.

실험

탄소 Nanotubes의 생산

CNT 원료는 MgO에 의하여 지원된 지휘관과 Mo 촉매에 메탄의 (CVD) 화학 수증기 공술서에 의해 대학 대학 코르크에 일어났습니다. MgO 지원은 지휘관 (아니) 6HO와 (NH) MoOHO32.2 수성 해결책에서4 임신되고624.2, 해결책은 30 분 동안 초음파 처리되고 100 ºC에 밤새껏 말려짔습니다. 말려진 분말은 8 hr 동안 450 ºC에 촉매를 생성하기 위하여 소결되었습니다. 촉매의 0.5 g는 관형노에 있는 석영 관에서 두었습니다. 분말은 메탄 30 Min. 동안 200 ml 분의2 흐름율로 10% H/Ar에 있는 ºC가 100개 ml-1 Min.의 흐름율로 관으로 그 때 공급된 800로 가열해서 감소되었습니다.-1 CNTs 대형을 위한 성장 기간은 60 분에 800 ºC에 놓였습니다, 그 후에 로는 실내 온도에 냉각되었습니다. CNTs를 순화하기 위하여는 것과 같이 준비된 촉매/탄소 혼합물은 3개 M HNO로 취급되고3 근해에 의해 촉매를 제거하기 위하여 세척되었습니다.

맞추어진 증가된 CNTs의 생산

맞추어진 MWCNT는 [25] 케임브리지 대학교에 플라스마에 의하여 강화된 공술서를 통해 생성했습니다. MWCNT는 Ni의 얇은 촉매 (~5nm) 층의 원조를 가진 Si 기질의 위에 제자리의 증가되었습니다. 암모니아 (NH)에 아세틸렌 (CH)의 1:422와 680°C의 성장 온도3의 가스 교류 비율을 사용하여 이 MWCNT는 25mins에 10 사이에서 ~0.5-1.5 μm의 요구된 고도를 달성하기 위하여 증가되었습니다. 성장 프로세스 도중 MWCNT를 맞추기를 위한 전기장을 유지하는 600V의 DC 플라스마 편견은 적용됩니다.

플라스마 처리

계획사업 도중, 2개의 다른 플라스마 치료 시스템은 증강되었습니다. 첫째로, 관 반응기는, 숫자 1.에서 개요로 보여주어 사용되었습니다.

숫자 1. 수평한 디자인에 있는 관 반응기의 개요 전망

반응기는 고주파 발전기 (13,56 MHz), 교류 관제사를 가진 가스 도입계, 상류 액체 질소 함정 및 압력 관제사를 가진 진공 펌프 장비됩니다. 발전기는 10와 600 W. 사이 에너지 입력을 가능하게 합니다. 교류 관제사는 1개의 단위체 가스 가스 혼합물을 가진 100까지 sccm의 가스 교류에 놓일 수 있습니다. 가스 교류는 견본을 수평으로 통과합니다. 양수 시스템은 대략 0,001mbar의 처리 이전에 기본 압력을 가능하게 합니다. 찾아낸 매개변수 세트는 견본에 가스 교류 수직을 가진 숫자 2에서 묘사된 정의한 평행한 격판덮개 플라스마 시스템으로 그 때 옮겨졌습니다.

40x30 cm (DIN A3)의 규모를 가진 맞추어진 증가된 구조물의 bucky 종이 그리고 처리를 functionalize 숫자 2. 평행한 격판덮개2 플라스마 처리 약실.

이 대칭 반응기는 40×30 cm의 규모를 가진 2개의 편평한 평행한 전극으로 이루어져 있습니다2. 채택된 준비에서 플라스마는 주파수 13,56 MHz에 ENI ACG-6B 플라스마 발전기 및 적당한 ENI MWH-5 임피던스 일치® 통신망 (Gmbh MKS 계기 Deutschland, ® 뮌헨/독일)의 사용에 의해 capacitively (RF) 결합되었습니다. 위 전극은 RF에 더 낮은 사람이 지상에 놓이는 동안 연결되었습니다. 이 반응기에 추가 세부사항은 다른 곳에 찾아낼 수 있습니다 [26].

분석적인 방법

스캐닝 전자 현미경 검사법 (SEM; 에너지 흩어진 엑스레이 분광학 (EDX)와 조화하여 레오 1530 VP는) 원료 및 생성된 bucky 종이의 형태학상 구조물을 평가하기 위하여 사용되었습니다. 라만 분광학은 632,8 nm와 488 nm 방출에 2개의 레이저 장비된 Ntegra 스펙트럼 [NT-MDT]로, 각각 실행되었습니다. 1,5 cm의 해결책을 열매를 산출하는 1800 lines/mm의 격자판-1.

N 흡착2 등온선은 중량 측정 방법 (IGA 시스템, 분석 Hiden, 주식 회사) 77 K 측정되었습니다. 흡착 측정은 3h를 위한 373의 K 그리고 1개의 mPa에 nanotube 견본의 preevacuation 후에 실행되었습니다. nanotube 견본은 특정 표면의 계산을 허용하는지 어느 것이 DIN ISO 9277에 따라 내기 방법을 통해 모형 II 또는 모형 IV 행동을 보여줍니다.

지상 분석 연구 결과는 DLD 검출기 및 AlKα 단색 근원으로 갖춰진 Kratos 축선 시스템을 매우 채택하는 XPS/ESCA에 의해 능력을 발휘했습니다. 26,].

결과와 면담

Bucky 서류상 생산

생산 과정 도중, 탄소 nanotubes는 수시로 탄소 nanotubes와 무조직 탄소에서 캡슐에 넣어진 잔여 조금 촉매 nanoparticles와 섞인 얽히게 한 CNTs의 전형적으로 큰 덩어리를, 형성합니다. 숫자 3은 CVD 방법을 통해 일어난 MWNT와 SWNT 원료의 SEM 숫자를 나타냅니다. 좋은 안정되어 있는 bucky 종이를 장악하기 위하여는, 그 덩어리는 CNTs 또는 CNT 뭉치를 골라내도록, 이상적으로 끊어져야 합니다.

숫자 3. MWNT와 SWNT 원료의 SEM 숫자. 것과 같이 생성한 물자는 큰, 얽히게 한 CNTs의 100-500µm까지 큰 덩어리 이루어져 있습니다. 가장 높은 확대는 또한 SWNT와 비교된 MWNT의 다른 모양을 표시합니다.

가공 매개변수는 또한 장악한 CNT 물자의 특정 표면을 좌우할 수 있습니다. N 흡착 측정2에서 뒤에 오는 가치는 장악되었습니다:

도표 1. 특정 표면은 SWNT-와 MWNT 분말에 측정했습니다.

물자

특정 표면 [m/g2]

UCC SWNT 아니오 1

444.1 ± 2.5

UCC SWNT 아니오 2

581.3 ± 13.4

UCC MWNT 아니오 1

368.2 ± 2.6

UCC MWNT 아니오 2

555.2 ± 7.2

탄소 nanotube 장 (bucky 종이)의 생산은 Rinzler에 의해 SWNT 원료의 정화 도중 1개 단계로 처음으로 그 외 여러분 기술되었습니다 [28]. bucky 서류상 생산을 좌우하는 숫자 4.에 있는 개요 전망에서 보인 생산 단계에 따라서 매개변수의 체계적인 최적화는 행해졌습니다.

숫자 4. bucky 종이를 생성하는 단계의 개략도 전망

CNT 분말의 500 mg까지 마지막으로 생성된 bucky 종이 (150 mm의 직경까지 종이는 생성할 수 있습니다) 40 mg의 규모 그리고 간격에 따라서 초음파 원조를 사용하여 1% 수성 SDS (나트륨 dodecyl 황산염) 해결책에서 이산되었습니다. 또한 트라이톤 X 같이 그밖 tensides는 이용될 수 있습니다 그러나 SDS는 더 효과적인 보입니다. 초음파 원조는 불가결 덩어리를 끊기 위하여 입니다. 초음파 끝이 더 효과적이다는 것을 그 후에 초음파 목욕 보일 수 있었습니다. 처리 16 시간까지 목욕으로 좋은 분산에 필요합니다 그러나 처리는 더 온화합니다. 초음파 끝 (직경 7개 mm) 전형적인 처리 시간으로 30min는 입니다. 더 긴 처리 시간은 광양자 상호 관계 분광학을 통해 평가되는 것과 같이 CNTs의 쇼트닝에 지도합니다. 큰 undispersed 입자를 제거하기 위하여는, 15 분 동안 연속적인 원심 분리는 5000 분당 회전수 추천됩니다. 장악된 CNT 현탁액은 0,45의 µm 폴리탄산염 필터 막을 사용하여 그 때 필터됩니다. 또한 그밖 막 물자는 PVDF, PTFE 의 PES를 좋아합니다 또는 나일론은 적당합니다. 그러나 우리의 관측은 신선하게 준비한 bucky 종이의 벗기는 PC 막에서 그것 더 쉽습니다입니다. 여과는 진공 또는 고압 여과에 의해 끝날 수 있습니다. 숫자 5는 두 여과 기술 전부의 사진을 보여줍니다.

(좌) 진공 및 bucky 종이를 생성하는 고압 (적당한) 여과 기술의 숫자 5. 사진. 장비 규모에 따라서, 직경에서 150mm까지 bucky 종이는 생성할 수 있습니다.

숫자 6에서 장악된 bucky 종이의 사진과 함께 2개의 SEM 그림은 보입니다. 좌 부분은 나쁜 매개변수 세트로 일어난 BP의 그림을 보여줍니다. 초음파 처리는 분산이 여과 이전에 완전히 원심 작용을 받게 하지 않았다 그러나, 관을 단축하기 위한 것이었습니다. 큰 CNT 덩어리가 과민한 장에 bucky 서류상 지도를 지배한다는 것을 명확하게 보일 수 있었습니다. 낙관한 매개변수로 CNTs 및 CNT 뭉치의 좋은 철조망 및 안정되어 있는 bucky 종이는 장악될 수 있었습니다.

bucky 종이의 숫자 6. SEM 숫자와 사진은 비 밑에 생성하고 매개변수를 낙관했습니다.

생성된 bucky 종이의 대부분은 그들의 전기 기계 속성 (발동 성과) [29를, 30 분석하기 위하여 이용되었습니다]. 를 위한 이 응용을 위해 또한 세포 경작 [31]를 위한 기질로 bucky 종이의 사용, 남아 있는 SDS는 제거되어야 합니다. TCD 실행된 TGA 측정은, 명확하게 냉수가 보다 적게 효과적이더라도 반면 과잉 SDS를 제거하는 bucky 종이가 5 시간 온수 150 ml를 가진 헹궈져야 한다는 것을 표시합니다.

Bucky 종이의 플라스마 처리

Bucky 종이의 발동 성과를 측정하거나 세포의 기능을 증가하기 위하여, 서류상 표면의 hydrophilization는 그것에 침전하고 증식하는 요구됩니다. 생성해 때문에 bucky 종이에는 130°까지 전형적으로 90°의 접촉 각을 가진 비 젖음 속성이 있기. 이것은 CNTs의 소수성 본질로 다시 추적될 수 있습니다. 전기 기계 속성을 측정하기 위하여는, 전해질은 요구됩니다 [32]. 플라스마 처리 CNT 메시로 전해질의 즉시 젖음 그리고 더 나은 침투로 때문에 bucky 종이의 hydrophilization는 이끌어 내야 합니다.

플라스마를 낙관하기 위하여는 몇몇 매개변수를 플라스마 지역에 있는 액티브한 종 종류 그리고 양에 그들 영향 때문에 여겨져야 합니다 가공하십시오. 숫자 7은 가장 중요한 그들을 요약합니다.

플라스마 처리를 좌우하는 숫자 7. 매개변수

우리는 단위체 가스, 힘, 가스 유출 및 처리 시간의 영향을 조사했습니다. 플라스마 functionalization의 평가는 엑스레이 광전자 분광학 (XPS/ESCA)에 의해 주로 행해졌습니다. 숫자 8 전형적인 SWNT의 C1s 스펙트럼에서는, MWNT와 플라스마에 의하여 취급된 MWNT는 보입니다. SWNT bucky 종이는 아크 방전 원료에게서 이 경우에는 했습니다. 산소 기능의 증진에 기인한 대략 287 eV에 추가 첨단은 SWNT 물자를 위해 더 뚜렷합니다.

숫자 8. SWNT, MWNT 및 Ar/O 플라스마의 C1s spectras는2 bucky 종이를 취급했습니다.

문서 다른 접근에서 탄소 nanotubes의 C1s 첨단의 풀어내기에 관하여 토론되었습니다. 몇몇은 고에너지 의무 사이트 [33, 34, 35]에 테일을 가진 284,6 eV에 큰 첨단을 위해 sp-와 sp 탄소 사이에서 284,6 eV (C1)2와 285,13 eV에 흑연 첨단 모양을, 그 외 구별합니다 (C2), 각각 사용합니다 [36, 37]. 결합 에너지 더 높은 290 eV를 가진 첨단은 π-π* 전환 (격동) [38]로, O=C-O-C=O/탄산염 [39] 해석되고 또는 무시되었는 [40]. 286,7 eV에 (C3), 287,9 eV (C4) 중심에 있는 3개 주요 첨단, 그리고 플라스마 산화가 지휘관 (알콜/에테르), C=O (keton/aldehyd), 및 (카르복실기/에스테르) O-C=O 단에게 일반적으로 기인한 후에 나오는 289,2 eV (C5), 각각. 모든 성분은 가우스/Lorentzian (70/30의) 선모양 사용해서 선형 배경 감산 후에 및 일정한 피크 위치 및 FWHMs 적합했습니다.

플라스마에 의하여 유도된 수정에 6각형 층의 역할을 조사하기 위하여는 우리는 질소, N/O (50:50), 및 산소 플라스마22 로 취급된 MWNT와 SWNT 물자를, 각각 비교했습니다. 플라스마 힘은 10 W에 놓이고 적용되는 처리 시간은 10 SEC 10 분, 각각이었습니다. 장악된 원소 구성은 도표 2.에 주어집니다.

SWNT와 MWNT 물자의 원소 구성의 도표 2. 비교 후에 증가된 산화 잠재력 및 2 다른 처리 시간을 가진 다른 플라스마 처리.

예상했던대로, 플라스마의 더 긴 처리 시간 그리고 더 높은 산화 잠재력은 더 높은 산소 함유량으로 이끌어 냅니다. 산소 함유량에 면밀한 관찰에게 그것을 취하는 것은 모든 경우에 산소 functionalization의 정도가 MWNT 물자 SWNT 물자를 위해 더 높다는 것을 게다가 종결될 수 있습니다. 이것은 XPS의 정보 깊이에 의해 설명될 수 있습니다. MWNT 물자의 functionalization는 가장 뒤쪽 1-3개의 CNT 층에서만 생깁니다. XPS (대강 5-10nm)의 정보 깊이는 MWNTs를 위한 감소된 O/C 비율의 결과로 변경되지 않은 안 쉘을, 너무 포함합니다.

산소 기능은 N에 있는 플라스마 처리 후에 상당히 향상되었습니다2 (5.1에서 15.7 at%까지 증가시키는 SWNTS를 위해; MWNTs를 위해 질소의 합동이 온건주의자 (0.5에서 2.5 at%)이었더라도 반면, 2.5에서 13.2 at%까지) 증가했습니다. 산소의 이 중요한 통풍관은 다수 결점을 플라스마 처리 도중 생성되 고려해서 설명될 수 있습니다. 6각형 격자에 있는 결점의 소개는 산소를 흡착시키기 가능한 아주 높게 민감하는 사이트를 표면에 남깁니다.

높은 플라스마 힘과 처리 시간은 CNTs의 처음 몇 지상 층에 산소 기능을 소개하고, 또한 무조직 탄소를 제거하고 가득 차있는 연소까지 nanotubes를 파괴하게 조차 뿐만 아니라 능률적 이었습니다 (다음 섹션을 또한 보십시오). 이것은 Ar/O 플라스마에 있는 처리 전후에 MWNTs bucky 종이에 측정된 특정 표면에 있는 감소와 일치하여2 입니다. 원료에는 368 ±의 특정 표면이 3 m/g 초기2 있더라도 반면 플라스마에 의하여 취급된 bucky 종이는 203 ±의 가치를 2 m/g와2 각각 188 ± 2 m/g2 보여줍니다. 비 크리스탈 탄소 관련 불순을 식각할 수 그러므로 낙관한 조건 하에서 플라스마 처리는 있습니다 정화 프로세스로 봉사할 수 있습니다.

더 온화한 것 산소로 신중한 지점 처리 산화에 선행된 질소 플라스마를 사용해서 또한 효과적인 hydrophilization 달성될 수 있습니다. 여기에서, nanotubes는 전자 회전급강하 공명에 의해 평가되는 것과 같이 상당량의 급진파에 지도하는 질소 플라스마에 의해 활성화됩니다 (ESR). 산소를 가진 플라스마 반응기의 연속적인 범람은 nanotube 표면에 형성된 급진파를 가진 biradical 산소의 반응을 가능하게 합니다. 이 방법으로 취급된 bucky 종이는 10°의 밑에 즉시 젖음 및 접촉 각을 또한 보여줍니다.

맞추어진 증가된 CNTs의 플라스마 처리

초기에 금에 의하여 입힌 실리콘 박편에 투하 건조한 기술에 의해 예금된 플라스마 처리는 얽히게 한 CNTs에 실행되었습니다. 숫자 9의 좌측은 각종 조건에 산소 플라스마 처리가 오른쪽에 테이블 전자 분광학 화학 분석에 의해 장악된 원소 구성을 요약한 후에 얽히게 한 견본의 광학적인 현미경 사진을 보여줍니다 (ESCA). 모든 실험은 수평한 관 반응기에서 실행되었습니다. 명확합니다, 이 반응기 내의 그것은 50 W.의 가공 가스 그리고 힘으로 산소를 사용해서 강한 산화 생깁니다. 50 W에 5 분 처리 후에 CNT 코팅은 고갈이었습니다.

투하에 의해 예금된 Ag/Si에 숫자 9. 얽히게 한 CNTs의 광학적인 현미경 사진은 그들의 원소 구성과 함께 다른 산소 플라스마 처리 후에 기술을, 말리습니다.

그후에, Si 기질에 증가된 그들의 끝을 열기의 목표로 수직으로 맞추어진 CNTs의 플라스마 처리는 실행되었습니다. 최고 성장 기계장치 때문에 니켈 촉매는 실험이 평행하 격판덮개 반응기에서 능력을 발휘한 SEM 그림에 있는 백색 점으로 보인 CNTs의 끝에 있습니다. 더 큰 플라스마 지역 때문에, 관 반응기의 그것2 과 비교된 cm 당 유효 동력은 더 작습니다. 다른 단위체 가스는 산소, 질소, 수소, 근해 뿐 아니라 아르곤/산소 및 수소/산소 혼합물을 포함하여 평가되었습니다. _ 역할 의 힘 (10 W, 50 W), 가스 유출, 압력 및 처리 시간은 (사이 10 SEC 과 10 분) 이 또한 조사하. 우리는 CNTs를 열에 가혹한 처리가 가혹하게 CNTs의 모양 그리고 수직 줄맞춤을 중단시키고 있었다는 것을 것을을 발견했습니다. 숫자 10 현재 전형적인 SEM 심상.

플라스마 처리 전후에 맞추어진 CNTs의 숫자 10. SEM 그림. 시간 (10sec)가 10 W에 아무 중단도 강화하지 않는 짧은 처리 후에 더 긴 처리 시간이 또는 고성능이 엔드 캡의 열리기 없이 관의 모양을 파괴하더라도 반면 눈에 보입니다.

우리는 산소 플라스마 처리가 60 SEC의 짧은 처리 시간 후에도 수직 줄맞춤 윤곽의 중요한 중단으로 이끌어 낸다는 것을 것을을 발견했습니다. 2장시간이22 동일 해로운 효력을 보여주더라도 반면 Ar/O-와 H/O 혼합물은 관 모양의 강한 변경 없이 SEC 대강 60까지 적용될 수 있습니다. 분자 질소에 의해 생성한 그들 같이 감소된 산화 잠재력을 채택하는 플라스마 처리는 10 Min. 후에도 불변 수직 CNT 윤곽에 유래했습니다.

염산과 같은 산성 해결책은 플라스마에 의하여 취급된 SWNTs [41]의 개통을 지원하기 위하여 보였습니다. 플라스마 처리는 nanotube 벽의 파괴로 이끌어 내, 철 촉매 입자로 반작용하고 관 모자를 멀리 점화하는 HCl를 가능하게 하. 온화한 플라스마 상태 후에 플라스마에 의하여 취급된 MWNTs (직경에 있는 150 nm)를 연속적인 젖은 화학 처리는 끝을 열기 없이 모세관 군대 때문에 CNTs의 "tipi 건물"에 채택하는 우리의 연구 결과에서는 지도합니다. 3D 그물 구조는 숫자 11.의 SEM 그림에 설명됩니다. 우리는 촉매 입자를 드러내기 위하여 더 가혹한 조건 (더 긴 처리 시간)가 필요하다는 것을 상상합니다; 그 같은 연구 결과는 진행 중에 입니다.

숫자 11." 젖은 화학 처리 후에 맞추어진 증가된 CNTs의 Tipi 건물".

결론

Bucky 종이는 생산 단계의 최적화 후에 성공적으로 생성했습니다. 좋은 CNT 현탁액을 장악하기 위하여 SDS는 초음파 끝 처리와 함께 적합한 Tenside 확인되었습니다. 초음파 처리는 30 분에 CNTs의 중요한 쇼트닝을 피하기 위하여 놓였습니다. 남아 있는 CNT 덩어리는 0에 여과 이전에 원심 분리, 45의 µm 숨구멍 규모 폴리탄산염 막에 의해 제거되었습니다. PC 막은 bucky 종이의 껍질에 베스트로 평가되었습니다. 탄소 nanotube bucky 종이 및 맞추어진 nanotubes의 지상 습윤성에 대한 플라스마 처리의 효력은 플라스마 계속 활성화 후에 산소를 가진 가공 가스 또는 지점 처리 반응을 포함하는 산소를 사용하여 플라스마 처리에 의해 생성한 bucky 종이의 체계적으로 조사한 A hydrophilization 성공적으로 설명되었습니다입니다. 그 결과로, 즉시 젖음 및 접촉 각 <10°는 장악되었습니다. 우리는 또한 더 강한 조건이 엔드 캡을 열기 없이 CNT 모양을 파괴하더라도 반면 온화한 산화 매개변수의 밑에 MWNTs의 수직 줄맞춤이 변하지않게 남아 있다는 것을 것을을 발견했습니다.

수신 확인

저자는 인정합니다 투자를 위한 유럽 연합을 EU 특성에 의하여 표적으로 한 연구 계획 DESYGN-IT (NMP4-CT-2004-505626 없음) 내의 이 계획사업

참고

1. M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, P. Avouris 의 탄소 Nanotubes: 종합 구조물, 속성 및 응용; 베를린 2001년, Springer.

2. R.H. Baughman, A.A. Zakhidov, W.A. de Heer 의 과학 297 (2002년) 787.

3. P. Avouris와 J. 첸 의 오늘 물자 9 (2006년) 46.

4. A. Hirsch, O. Vostrowsky, 탄소 nanotubes의 Functionalization, 베를린/하이델베르크 2005년 Springer.

5. C.A. 제방, J.M. Tour. Chem. Eur. J. 10 (2004년) 81.

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

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

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

9. T.I.T. Okpalugo, P. Papakonstantinou, H. 머피, J. McLaughlin, 및 N.M.D. 브라운 의 탄소 43 (2005년) 2951.

10. J.L. Bahr, J.P. 양, D.V. Kosynkin, M.J. Bronikowski, R.E. Smalley, 및 J.M. Tour, J. Am. Chem. Soc. 123 (2001년) 6536.

11. M.J.O'Connell 그 외 여러분 Chem. Phys. Lett. 342 (2001년) 265.

12.    L. Dai, 방사선 물리학 및 화학, 62 (2001년) 55.

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

14.    R.E. Gorga, K.K.S. Lau, K.K. Gleason, R.E. Cohen 의 적용되는 중합체 과학, 102 (2006년) 1413년의 전표.

15.    D. Shi, J. Lian, P. 그는, L.M. 왕, W.J. van Ooij, M. Schulz, Y. Liu, D.B. Mast, 적용 물리학 81를, (2002년) 5216 써 넣습니다.

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

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

18.    B.N. Khare, P. Wilhite, R.C. Quinn, B. 첸, R.H. Schingler, B. Tran, H. Imanaka, C.R. 따라서, C.W. Bauschlicher, M. Meyyapp, J. Phys. Chem. B, 108 (2004년) 8166

19.    H. Bubert, S. Haiber, W. Brandl, G. Marginean, M. Heintze, V. Bruserr, 다이아몬드 및 관련 물자, 12 (2003년) 811.

20.   T. Xu, J. 양, J. Liu, Q. Fu 의 적용되는 지상 과학, 253 (2007년) 8945.

21.   L. Valentini, D. Puglia, I. Armentano, J.M. Kenny는, 화학 물리학 403 (2005년) 385를 써 넣습니다.

22.    N.O.V. Plank, L. 장, R. Cheung 의 적용 물리학 편지, 83 (2003년) 2426.

23.    N.O.V. Plank, R. Cheung 의 마이크로 전자 공학 기술설계, 73-74 (2004년) 578.

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

25.    M. Chhowalla, K.B.K. Teo, C. Ducati, N.L. Rupesinghe, G.A.J. Amaratunga, A.C. 페라리, D. Roy, J. Robertson 및 W.I. Milne 의 적용 물리학의 전표 90 (2001년) 5308.

26.    U. Vohrer, D. Hegemann, 항문 C. Oehr. Bioanal. Chem., 375 (2003년) 929.

27.    U. Vohrer, C. Blomfield, S. Page, A. 로버트 적용되는 지상 과학, 252 (2005년) 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. 이, J.E. Fischer, A.M. Rao, P.C. Eklund, R.E. Smalley 적용 물리학 A (1998년) 29.

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

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

31.    U. Vohrer, Fraunhofer IGB 의 Biennal 보고 2004/2005, 48-49 (2005년) http://www.igb.fraunhofer.de/WWW/GF/GrenzflMem/nano/CNT/en/CNT_references.en.html

32.    Baughman, R.H.; Cui, C.; Zakhidov, A.A.; Iqbal, Z.; Barisci, J.N.; Spinks, G.M.; 월러스, G.C.; Mazzoldi, A.; de Rossi, D.; Rinzler, A.G.; Jaschinski, O.; Roth, S.; Kertesz, M. 의 Nanotube 액추에이터. 과학 284 (1999년) 1340년.

33.    H. Bubert, S. Haiber, W. Brandl, G. Marginean, M. Heintze, V. Bruserr, 다이아몬드 및 관련 물자 12 (2003년) 811

34.    S. Haiber, A. Xingtao, H. Bubert, M. Heintze, V. Bruserr, W. Brandl, G. Marginean, 항문 Bioanal Chem., 375 (2003년) 875.

35.    A. Felten, C. Bittencourt, J.J. Pireaux, G. 밴 Lier, J.C. Charlier 의 적용 물리학, 98 (2005년) 074308의 전표.

36.    C. Pirlot, I. Willems, A. Fonseca, J.B. Nagy, J. Delhalle 의 향상된 기술설계 물자, 4 (2002년) 109.

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

38.    Y.Q. 왕, P.M.A. Sherwood, Chem.

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

40.    W.H. 이, S.J. 김, W.J. 이, J.G. 이, R.C. Haddon, P.J. Reucroft 의 적용되는 지상 과학 181 (2001년) 121

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

접촉 세부사항

Uwe Vohrer

Fraunhofer 학회 계면 기술설계 및 생물공학
Nobelstrasse 12
70569 쉬투트가르트
독일

Uwe.Vohrer@igb.fraunhofer.de

Justin D. Holmes, Zhonglai Li

화학, 물자 단면도 및 임계초과 유동성 센터의 부,
대학 대학 코르크,
코르크
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j.holmes@ucc.ie
zhonglaili@yahoo.com.cn

Pagona Papakonstantinou

전기와 기계 공학 Newtownabbey의 북아일랜드 생의학 공학 연구소 학교,
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N. 아일랜드

p.papakonstantinou@ulst.ac.uk

AunShih

케임브리지 대학교
케임브리지
UK

ast27@cam.ac.uk

Manuel Ruether, Werner J. Blau

삼위일체 대학
NMR 부대
화학의 학교
더블린 2
아일랜드

ruetherm@tcd.ie
wblau@tcd.ie

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

Last Update: 15. July 2013 16:13

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