Related Offers
OARS - Open Access Rewards System
DOI : 10.2240/azojono0126

Makend de Bevochtigbaarheid van het Poeder van Nanotube van de Koolstof, Bucky Documenten en Verticaal Gerichte Nanofibers

IT DESYGN - Speciale Uitgave

Ontwerp, Synthese en de Groei van Nanotubes voor Industriële Technologie

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

Copyright AZoM.com PTY Ltd.

Dit is een Azo Open artikel van de Beloningen van de Toegang van het Systeem (azo-Roeispanen) dat in het kader van de termijnen van de azo-Roeispanen http://www.azonano.com/oars.asp wordt verspreid dat onbeperkt gebruik toelaat op voorwaarde dat het originele werk behoorlijk wordt aangehaald maar beperkt tot niet-commerciële distributie en reproductie is.

Voorgelegd: 6th November 2007

Gepost: 16th November 2007

Besproken Onderwerpen

Samenvatting

Sleutelwoorden

Inleiding

Experimenteel

Productie van Koolstof Nanotubes

Productie van Gerichte Gekweekte CNTs

De Behandeling van het Plasma

Analytische Methodes

Resultaten en Bespreking

Bucky Productie van het Document

De Behandeling van het Plasma van Bucky Documenten

De Behandeling van het Plasma van Gerichte Gekweekte CNTs

Conclusies

Erkenning

Verwijzingen

De Details van het Contact

Samenvatting

Binnen werd desygn-HET onderzoekproject, dat door de Europese Commissie, koolstof wordt gefinancierd nanotubes (CNT) onderzocht in de vorm van poeder, dat verticaal op een substraat van Si en als Cnt- bladen of matten wordt gekweekt, die meestal in verband met „bucky document“ worden verwezen. wegens hun hydrophobic en inerte aard, functionalization of wijziging van nanotubes kan noodzakelijk zijn om hen voor gewenste toepassingen te optimaliseren. De de lossingsbehandeling werd van de lage drukgloed in termen van hun capaciteit om de bevochtigbaarheid van bucky documenten onderzocht te verhogen die uit multi ommuurd koolstof nanotubes (MWNT) worden uitgevaardigd poeder. Worden bucky documenten van Hydrophilized vereist voor hun gebruik als actuators in een elektrolytoplossing of substraat voor celculturen. Het openen van eindkappen van gerichte gekweekte CNTs die bij de plasmabehandeling was worden gebaseerd een tweede doel. De zoals-geproduceerde koolstof nanotube materialen (het poeder, bucky document, richtte structuren) werden evenals de plasma behandelde steekproeven gekenmerkt door oppervlakte analytische technieken zoals SEM, ESCA, TGA, WEDDENSCHAP om geoptimaliseerde parameterreeksen te vinden. Door zuurstof te gebruiken die plasma bevat, zou de verhoging van bevochtigbaarheid van matten CNT met succes kunnen worden getoond. De polymerisatie van het Plasma van een carbofluorinemonomeer op een bucky document leidt tot superhydrophobic oppervlakten. Wij vonden dat onder zachte oxydatieparameters de verticale groepering van MWNTs onveranderd blijft terwijl meer ruwe voorwaarden de vorm CNT vernietigen zonder de eindkappen te openen.

Sleutelwoorden

Karakterisering, koolstof nanotube, bucky document, plasmabehandeling, functionalization, ESCA

Inleiding

Sinds hun ontdekking, is de koolstof nanotubes aangekondigd als nieuw wonder materiaal van de toekomst. Hun opmerkelijke mechanische en elektronische eigenschappen bestemmen hen om een belangrijke rol in allerlei nanotechnologie en moleculaire elektronika [1, 2, 3] te spelen. Minstens twee belangrijke hindernissen moeten worden overwonnen om dit potentieel te vervullen. Eerst, is de manipulatie van individuele buizen in het gunstigste geval moeilijk vandaag, wat massaproduktie van apparaten verhindert. Ten Tweede, moet de capaciteit om de diverse eigenschappen van het materiaal te verfijnen om bijzondere toepassingen aan te passen worden bereikt. Aldus is er een behoefte om functionalizationtechnieken voor de de post-groeimanipulatie van de eigenschappen van nanotubes [4, 5] te ontwikkelen.

Bijvoorbeeld is de toepassing van nanotubes als versterkingen in polymeersamenstellingen, substraten voor celcultuur, sensoren, actuators en gebiedszenders met zoals-gekweekt nanotubes technologisch moeilijke toe te schrijven aan de nonreactive en hydrophobic aard (beperkte oplosbaarheid in organische oplosmiddelen), relatieve noncleanliness van hun oppervlakte (aanwezigheid van een amorfe koolstoflaag), en de natuurlijke agglomeratie van CNTs in bundels. Om deze moeilijkheden te overwinnen, is een wijziging van de koolstof nanotubes door hun oppervlakte chemische samenstelling te veranderen efficiënt gebleken te zijn.

Functionalizing de koolstof nanotubes met een aantal functionele groepen is gekend om hun chemische reactiviteit te verhogen en kan als uitgangspunt voor verdere chemische wijziging worden gebruikt. Verscheidene methodes zoals het chemische [6, 7, 8, 9], elektrochemische [10], polymeer verpakken [11] zijn, en plasmabehandeling toegepast om de oppervlakte te wijzigen CNT. Dai et al. beschrijf het openen van gericht gegroeid afgedekt nanotubes door Fe nanorods via HO-Plasma2 ets, evenals acetaldehyd-plasma-activering en polymeer-film deposito [12, 13]. Naast dat, zijn andere films zoals PMMA [14] of pyrrole [15] gedeponeerd. Functionalization van CNTs is onderzocht b.v. door waterstof [16], stikstof [17], ammoniak [18], [232] plasma te gebruiken O/Ar [2 19], O [4 20], het CF [21, 226 ], of SF. Cruciaal, voor gebruik van nanotubeseries in van de gebiedsemissie en sensor apparaten hebben wij aangetoond dat plasmafunctionalization [24] de verticale groepering van koolstof nanotube series kan bewaren.

De einden van verticaal gerichte koolstof nanotubes of nanofibers als samengesteld worden normaal afgedekt door een koolstof ingekapseld katalysatordeeltje. de toevoeging van gastmolecules (DNA, waterstof etst) toe te laten het openen van de einden van nanotubes wordt gewenst. De diverse tot dusver gebruikte methodes zijn gebaseerd op drie principes (i) de natte chemische mechanichal ontbinding (ii) of (ii) zuurstof bijgestane branden het op hoge temperatuur verdeelt. Nochtans gaan dergelijke methodes van schadelijke gevolgen van het vernietigen van de verticale groepering en de elektronische structuur van nanotubes vergezeld.

In dit document melden wij een snelle en milieuvriendelijke de lossingsmethode van de lage druk (LPGD)gloed om koolstof nanotube bucky documenten met controleerbare bevochtigbaarheid voor te bereiden. Wij rapporteren ook over het effect van kamertemperatuur LPGD op de de morfologie en oppervlaktechemie van verticaal gerichte koolstofnanofibers. De Karakterisering van functionalized CNTs en nanofibers is uitgevoerd door oppervlakte analytische technieken zoals SEM, ESCA, TGA, WEDDENSCHAP om geoptimaliseerde parameterreeksen te vinden.

Experimenteel

Productie van Koolstof Nanotubes

De grondstoffen CNT werden geproduceerd bij Universitaire Cork van de Universiteit door chemische dampdeposito (CVD) van methaan over een MgO gesteunde katalysator van Co en Mo. MgO steun werd doordrongen van een oplossing in water van Co (NO3)2. 6HO2 en (NH4) MoOHO624.2, en de oplossing werd 's nachts gesonoriseerd 30 minuten en droog bij 100 ºC. Het droge poeder werd gesinterd bij 450 ºC voor 8 u om de katalysator te produceren. 0.5 g van de katalysator werden geplaatst in een kwartsbuis in een buisoven. Het poeder werd verminderd door aan 800 ºC in 10% H/Ar aan2 een stroomtarief van 200 ml min te verwarmen-1 want 30 van het min.- Methaan toen in de buis aan een stroomtarief van 100 ml min. werden gevoed.-1 De de groeiperiode voor vorming CNTs werd geplaatst bij 800 ºC bij 60 min, waarna werd de oven gekoeld aan kamertemperatuur. Om CNTs te zuiveren werd het zoals-voorbereide katalysator/koolstofmengsel behandeld met 3M HNO3 en werd gewassen door water om de katalysator te verwijderen.

Productie van Gerichte Gekweekte CNTs

Gerichte MWCNT werd geproduceerd via Plasma Verbeterd Deposito bij de Universiteit van Cambridge [25]. MWCNT werd gekweekt in situ bovenop de substraten van Si met de hulp van een dunne katalysator (~5nm) laag van Ni. Gebruikend een verhouding van de gasstroom van 1:4 van Acetyleen (CH22) de temperaturen aan van de Ammoniak (3NH) en van de groei van 680°C werd deze MWCNT gekweekt tussen 10 aan 25mins om de gewenste hoogten van ~0.5-1.5 μm te bereiken. Tijdens het de groeiproces het plasma wordt bias van GELIJKSTROOM van 600V toegepast die een elektrisch veld voor het richten van MWCNT handhaaft.

De Behandeling van het Plasma

Tijdens het project, werden twee verschillende systemen van de plasmabehandeling opgebouwd. Eerst, werd een buisreactor gebruikt, schematisch getoond in Figuur 1.

Figuur 1. Schematische mening van de buisreactor in horizontaal ontwerp

De reactor is uitgerust met een hoge frequentiegenerator (13.56 Mhz), een systeem van de gasinham met stroomcontrolemechanismen, een vacuümpomp met een stroomopwaartse vloeibare stikstofval en drukcontrolemechanismen. De generator laat een energieinput tussen 10 en 600 W. toe. Het stroomcontrolemechanisme kan aan een gasstroom van sccm zelfs 100 met één monomeergas of gasmengsels worden geplaatst. De gasstroom gaat horizontaal over de steekproeven over. Het pompende systeem laat een basisdruk voorafgaand aan de behandeling van ong. 0,001mbar toe. De gevonden parameterreeksen werden toen overgebracht naar een meer bepaald parallel die systeem van het plaatplasma in figuur 2 met een verticaal van de gasstroom aan de steekproeven wordt afgeschilderd.

Figuur 2. De Parallelle de behandelingskamer van het plaatplasma functionalize bucky documenten en de behandeling van gerichte gekweekte structuren met een grootte van 40x30 cm2 (DIN A3).

Deze symmetrische reactor bestaat uit twee vliegtuig parallelle elektroden met een grootte van 40×30 cm2. In de aangewende opstelling werd het plasma capacitively gekoppeld bij de frequentie van 13.56 Mhz (RF) door het gebruik van een ENI® acg-6B plasmagenerator en een geschikt ENI® mwh-5 impedantie passend netwerk (MKS Instrumenten Deutschland Gmbh, München/Duitsland). De hogere elektrode werd verbonden met RF terwijl lagere aan de grond werd gezet. Meer details op deze reactor kunnen [26] elders worden gevonden.

Analytische Methodes

De elektronenmicroscopie van het Aftasten (SEM; LEEUW 1530 VP) in combinatie met de energie verbrokkelde x-ray spectroscopie (EDX) werd gebruikt om de morfologische structuur van de grondstoffen en de uitgevaardigde bucky documenten te beoordelen. RAMAN-spectroscopy werd uitgevoerd met de Spectrums Ntegra [NT-MDT] met twee lasers worden uitgerust bij 632.8 NM en 488 NM- emissie die, respectievelijk. Grating die van 1800 lines/mm een resolutie van 1.5 cm opbrengt-1.

De n-Adsorptie2 isothermen werden gemeten bij 77 K door een gravimetrische methode (IGA systeem, Analytische Hiden, Ltd). De adsorptiemetingen werden uitgevoerd na preevacuation van de nanotubesteekproeven bij 373 K en 1 mPa voor 3h. De nanotubesteekproeven tonen een type II of type IV gedrag dat de berekening van de specifieke oppervlakte via de weddenschap-Methode overeenkomstig DIN ISO 9277 toestaat.

De studies van de oppervlakteanalyse werden uitgevoerd door XPS/ESCA aanwendend een UltradieSysteem van de As Kratos met een DLD-Detector en een monochromatische bron AlKα wordt uitgerust. 26,].

Resultaten en Bespreking

Bucky Productie van het Document

Tijdens het productieproces, vormt de koolstof nanotubes typisch grote agglomeraten van verwarde die CNTs, vaak met het blijven worden gemengd weinig die katalysator nanoparticles in koolstof nanotubes en amorfe koolstof wordt ingekapseld. Figuur 3 vertegenwoordigt de cijfers van SEM van grondstof MWNT en SWNT via de methode die van CVD wordt geproduceerd. Om een goed en stabiel bucky document te verkrijgen, moeten die agglomeraten worden verdeeld, ideaal gezien om CNTs of bundels uit te kiezen CNT.

Figuur 3. De cijfers van SEM van grondstof MWNT en SWNT. Het zoals-geproduceerde materiaal bestaat uit groot, tot 100500µm grote agglomeraten van verwarde CNTs. De hoogste vergroting wijst ook op de verschillende vorm van MWNT in vergelijking met SWNT.

De procesparameter kan de specifieke oppervlakte van het verkregen CNT-Materiaal ook beïnvloeden. Van n-Adsorptie2 metingen werden de volgende waarden verkregen:

Lijst 1. Specifieke die oppervlakte bij SWNT- en MWNT-Poeder wordt gemeten.

Materiaal

specifieke oppervlakte [m/g2]

UCC SWNT Nr 1

444.1 ± 2.5

UCC SWNT Nr 2

581.3 ± 13.4

UCC MWNT Nr 1

368.2 ± 2.6

UCC MWNT Nr 2

555.2 ± 7.2

De productie van koolstof nanotube bladen (bucky documenten) werd eerst beschreven door Rinzler et al. [28] als één stap tijdens de reiniging van grondstof SWNT. Een systematische optimalisering van de parameters die die de bucky document productie beïnvloeden werd langs de productiestappen gedaan in de schematische mening in figuur 4 worden getoond.

Figuur 4. Schematische mening van de stappen om bucky documenten uit te vaardigen

Afhankelijk van de grootte en de dikte van het definitief uitgevaardigde bucky document (de documenten tot een diameter van 150 mm kunnen worden uitgevaardigd) 40 mg werden tot 500 mg van poeder CNT verspreid in een 1% waterige (natrium dodecyl sulfaat) oplossing SDS gebruikend ultrasone hulp. Ook kunnen andere tensides zoals Triton X worden gebruikt maar SDS schijnen efficiënter te zijn. De Ultrasone hulp is onontbeerlijk om de agglomeraten te verdelen. Men zou kunnen tonen dat een ultrasoon uiteinde efficiënter is toen een ultrasoon bad. Met een bad tot 16 uren is de behandeling noodzakelijk voor een goede verspreiding maar de behandeling is zachter. Met een ultrasoon uiteinde (diameter 7 mm) de typische behandelingstijden zijn 30min. De Langere behandelingstijden leiden tot verkorten van CNTs zoals beoordeeld via de spectroscopie van de fotoncorrelatie. Groot verwijderen en undispersed deeltjes, opeenvolgend centrifugeren want 15 min 5000 t/min wordt geadviseerd. De verkregen CNT-Opschorting wordt dan gefiltreerd gebruikend 0.45 µm het membraan van de polycarbonaatfilter. Ook zijn andere membraanmaterialen zoals PVDF, PTFE, PES of Nylon geschikt. Maar onze observatie is dat van PC het membraan dat weg van het vers voorbereide bucky document pelt gemakkelijker is. De filtratie kan door vacuüm of hoge drukfiltratie worden gedaan. Figuur 5 toont foto's van beide filtratietechnieken.

Figuur 5. Foto's van de (verlaten) vacuüm en hoge druk (juiste) filtratietechniek om bucky documenten uit te vaardigen. Afhankelijk van de apparatuur grootte, kunnen bucky documenten tot 150mm in diameter worden uitgevaardigd.

In figuur 6 worden twee beelden van SEM samen met de foto's van de verkregen bucky documenten getoond. Het linkerdiedeel toont een beeld van BP met een slechte parameterreeks wordt geproduceerd. De ultrasone behandeling moest de buizen verkorten, nochtans werd de verspreiding niet gecentrifugeerd grondig voorafgaand aan de filtratie. Men zou kunnen duidelijk zien dat de grote agglomeraten CNT het bucky document overheerst dat tot een bros blad leidt. Met geoptimaliseerde parameters zouden een goede verwarring van CNTs en de CNT-Bundels en een stabiel bucky document kunnen worden verkregen.

Figuur 6. De sem-cijfers en de foto's van bucky documenten veroorzaakten niet en optimaliseerden onder parameters.

De Meeste uitgevaardigde bucky documenten werden gebruikt om hun elektromechanische eigenschappen (aandrijvingsprestaties) te analyseren [29, 30]. Voor deze toepassing maar ook voor het gebruik dat van het bucky document als substraat voor celcultuur [31], SDS moet worden verwijderd blijft. TGA-metingen, bij TCD worden de uitgevoerd, wijzen duidelijk erop dat het bucky document 5 keer met 150 ml moet worden gespoeld heet water om bovenmatige SDS te verwijderen terwijl het koude water dat minder efficiënt is.

De Behandeling van het Plasma van Bucky Documenten

Om de aandrijvingsprestaties van bucky documenten te meten of de capaciteit van cellen te verhogen om zich bij het te regelen en te verspreiden, wordt een hydrophilization van de document oppervlakte vereist. Zoals geproduceerd hebben bucky documenten typisch niet-nat maakt eigenschappen met contacthoeken van 90° tot 130°. Dit kan terug naar de hydrophobic aard van CNTs worden gevonden. Om de elektromechanische eigenschappen te meten, wordt een elektrolyt vereist [32]. Een hydrophilization van de bucky documenten toe te schrijven aan een plasmabehandeling tot het onmiddellijke nat maken en een betere penetratie van de elektrolyt in het netwerk moeten zou leiden CNT.

Om het plasmaproces te optimaliseren moeten verscheidene parameters wegens hun invloed op het soort en de hoeveelheid actieve species in de plasmastreek als worden beschouwd. Figuur 7 vat de belangrijkste samen.

Figuur 7. Parameters die de plasmabehandeling beïnvloeden

Wij hebben de invloed van het monomeergas, de macht, de gasstroom, en de behandelingstijd onderzocht. De beoordeling van plasmafunctionalization werd hoofdzakelijk gedaan door de het foto-elektronspectroscopie van de Röntgenstraal (XPS/ESCA). In figuur 8 worden de typische C1s spectrums van SWNT, MWNT en plasma behandelde MWNT getoond. Het bucky document SWNT werd in dit geval gemaakt van een grondstof van de booglossing. De extra die piek bij eV ongeveer 287, aan de verhoging van zuurstoffunctionaliteit wordt toegeschreven wordt meer uitgesproken voor het materiaal SWNT.

Figuur 8. C1s spectras van SWNT, MWNT en een ar/O-Plasma2 behandeld bucky document.

In de literatuur zijn de verschillende benaderingen besproken betreffende het ontrollen van de C1s piek van koolstof nanotubes. Sommigen gebruiken een grafiet piekvorm voor de grote piek bij eV 284.6 met de staart bij de plaats van de hoge energieband [33, 34, 35], maken anderen tussen SP2 en SP-koolstof onderscheid3 bij eV 284.6 (C1) en bij eV 285.1 (C2), respectievelijk [36, 37]. De pieken met bindingsenergie hoger zijn dan eV 290 geïnterpreteerd als π-π* overgangen (schok UPS) [38], als O=C-O-C=O/carbonaat [39] of zijn veronachtzaamd [40]. De drie belangrijke pieken centreerden bij eV 286.7 (C3), eV 287.9 (C4), en eV 289.2 (C5) die nadat te voorschijn komen de plasmaoxydatie over het algemeen wordt toegeschreven aan (/ester) groepen Co (alcohol/ether), C=O (keton/aldehyd), en carboxyl O-C=O, respectievelijk. Alle componenten werden gepast door een Gaussian/Lorentzian (70/30) lijnvorm na een lineaire aftrekking als achtergrond en constante piekposities en een FWHMs te gebruiken.

Om de rol van hexagonale lagen op de plasma veroorzaakte wijziging te onderzoeken die hebben wij materiaal MWNT en SWNT met stikstof, N/O (50:5022 ) wordt behandeld, en zuurstofplasma, respectievelijk vergeleken. De plasmamacht werd geplaatst aan 10 W en de toegepaste behandelingstijden waren 10 seconden of 10 min, respectievelijk. De verkregen elementaire samenstellingen worden gegeven in lijst 2.

Lijst 2. Vergelijking van de elementaire samenstelling van materiaal SWNT en MWNT na verschillende plasmabehandelingen met verhoogd oxydatiepotentieel en verschillende behandeling 2 tijden.

Zoals verwacht, leiden de langere behandelingstijden en het hogere oxydatiepotentieel van het plasma tot hogere zuurstofinhoud. Nemend een dichtere blik bij de zuurstofinhoud kan men verder besluiten dat in alle gevallen de graad van zuurstoffunctionalization hoger is voor het materiaal SWNT dan voor het materiaal MWNT. Dit kan door de informatiediepte van XPS worden verklaard. Functionalization van het MWNT-Materiaal komt slechts bij de buitenste 1-3 CNT-Lagen voor. De informatiediepte van XPS (ong. 510nm) omvat ongewijzigde binnenshells ook, resulterend in een verminderde o/C-Verhouding voor MWNTs.

De zuurstoffunctionaliteit werd wezenlijk verbeterd na plasmabehandeling in N2 (voor SWNTS van 5.1 tot 15.7 at% wordt verhoogd die; voor MWNTs van 2.5 tot 13.2 at% wordt verhoogd), terwijl de integratie van stikstof (0.5 tot 2.5 at% die) gematigd was. Dit significante begrijpen van zuurstof kan worden verklaard door het grote die aantal tekorten te overwegen tijdens de plasmabehandeling worden geproduceerd. De introductie van tekorten in het hexagonale rooster verlaat de oppervlakte met zeer hoogst reactieve plaatsen geschikt om zuurstof te adsorberen.

De Hoog plasmamacht en de behandelingstijden waren efficiënt niet alleen om zuurstoffunctionaliteit op de eerste oppervlaktelagen van CNTs te introduceren, maar ook amorfe koolstof te verwijderen en zelfs nanotubes te vernietigen tot het volledige branden (zie ook volgende sectie). Dit is in overeenstemming met de daling van specifieke die oppervlakte bij bucky document MWNTs before and after behandeling in plasma Ar/O2 wordt gemeten. Terwijl de grondstof een specifieke oppervlakte van 368 ± 3 m/g heeft2 toont het oorspronkelijke en plasma behandelde bucky document waarden van 203 ± 2 m/g2 en 188 ± 2 respectievelijk2 m/g. Daarom kan de plasmabehandeling in de geoptimaliseerde omstandigheden als reinigingsproces dienen bekwaam om niet kristallijne koolstof verwante onzuiverheden te etsen.

Een zachtere maar ook efficiënte die hydrophilization kan worden bereikt door stikstofplasma te gebruiken door een weloverwogen oxydatie na de behandeling met zuurstof wordt gevolgd. Hier, worden nanotubes door het stikstofplasma geactiveerd dat tot een significante hoeveelheid basissen leidt, zoals die door de resonantie van de elektronenrotatie wordt beoordeeld (ESR). De opeenvolgende overstroming van de plasmareactor met zuurstof laat de reactie van de biradical die zuurstof met de basissen toe aan de nanotubeoppervlakte worden gevormd. De bucky documenten met deze methode worden behandeld tonen het onmiddellijke nat maken en contact ook hoeken onder 10° die.

De Behandeling van het Plasma van Gerichte Gekweekte CNTs

Aanvankelijk werden de plasmabehandelingen op verwarde die CNTs uitgevoerd door dalings droge techniek wordt gedeponeerd op goud met een laag bedekte siliciumwafeltjes. De linkerpartij van figuur 9 toont optische micrografen van de verwarde steekproeven na de behandeling van het zuurstofplasma bij diverse voorwaarden de lijst bij de rechterkant de elementaire die samenstelling samenvat door de chemische analyse van de elektronenspectroscopie wordt verkregen (ESCA). Alle experimenten werden uitgevoerd in de horizontale buisreactor. Het is duidelijk, dat binnen deze reactor een sterke oxydatie door zuurstof als procesgas en een macht van 50 W. te gebruiken voorkomt. Na 5 minuten behandeling bij 50 W was de deklaag CNT weg brandwond.

Figuur 9. De Optische micrografen van verwarde die CNTs op Ag/Si door daling worden gedeponeerd drogen techniek na de verschillende behandelingen van het zuurstofplasma, samen met hun elementaire samenstellingen.

Later, werd de plasmabehandeling van verticaal gerichte die CNTs op een substraat van Si wordt gekweekt uitgevoerd met het doel hun eind te openen. wegens het hoogste de groeimechanisme dat wordt de nikkelkatalysator bij het uiteinde van CNTs gevestigd als witte punten in de SEM-Beelden wordt gezien de experimenten in de parallel-plaatreactor werden uitgevoerd. wegens de grotere plasmastreek, is de efficiënte macht per2 cm kleiner in vergelijking met dat van de buisreactor. De Verschillende monomeergassen werden beoordeeld met inbegrip van zuurstof, stikstof, waterstof, water evenals argon/zuurstof en waterstof/zuurstof-mengsels. De rollen van macht (10 W, 50 W), gasstroom, druk en behandelingstijd (tussen 10 seconden en 10 min) werden ook onderzocht. Wij vonden dat de ruwe behandelingen noodzakelijk voor het openen van CNTs de vorm en de verticale groepering van streng CNTs onderbraken. Figuur 10 stelt de typische beelden van SEM voor.

Figuur 10. SEM-beelden van gerichte CNTs before and after plasmabehandeling. Na korte behandelingstijden (10sec) bij de macht van 10 W is geen verstoring zichtbaar terwijl de langere behandelingstijden of de hogere macht de vorm van de buizen zonder het openen van de eindkappen vernietigen.

Wij vonden dat de behandeling van het zuurstofplasma tot een significante verstoring van de verticale groeperingsconfiguratie zelfs daarna korte behandelingstijden van 60 seconden leidt. 2Ar/O- en de h/O-Mengsels22 kunnen tot ong. 60 seconden zonder sterke wijziging van de buisvorm worden toegepast terwijl de langere tijden de zelfde schadelijke gevolgen tonen. Behandelingen die van het Plasma verminderd oxydatiepotentieel als die aanwenden geproduceerd door moleculaire stikstof vloeiden op een onveranderde verticale configuratie CNT zelfs daarna 10 min. voort.

De Zure oplossingen zoals hydrochloric zuur zijn getoond om het openen van plasma behandelde SWNTs [41] bij te staan. De plasmabehandeling leidt tot een vernietiging van nanotubemuur, toelatend HCl om met de deeltjes van de ijzerkatalysator te reageren en de buiskappen weg te branden. In onze studie, die plasma behandelde MWNTs (150 NM in diameter) aanwendt een opeenvolgende natte chemische behandeling nadat de milde plasmavoorwaarden tot een „tipi-gebouw“ van CNTs toe te schrijven aan capillaire krachten zonder de einden te openen leiden. De 3D netwerkstructuur is geïllustreerd op de SEM-Beelden van figuur 11. Wij overwegen dat meer ruwe voorwaarden (langere behandelingstijden) nodig zijn om de katalysatordeeltjes bloot te stellen; dergelijke studies zijn aan de gang.

Figuur 11. „Tipi-Bouwend“ van gerichte gekweekte CNTs na een natte chemische behandeling.

Conclusies

Bucky documenten werden met succes uitgevaardigd na optimalisering van de productiestappen. SDS was geïdentificeerde zoals aangewezen Tenside samen met een ultrasone uiteindebehandeling om goede opschortingen te verkrijgen CNT. De ultrasone behandeling werd geplaatst aan 30 min om het significante verkorten van CNTs te vermijden. Blijvend agglomeraten CNT werden verwijderd door centrifugeren voorafgaand aan de filtratie over 0, 45 µm het polycarbonaatmembraan van de poriegrootte. De pc-membranen werden beoordeeld als beste aan schil van de bucky documenten. De gevolgen van plasmabehandeling voor de oppervlaktebevochtigbaarheid van zijn koolstof nanotube bucky documenten en gericht nanotubes systematisch onderzochte hydrophilization van A van de uitgevaardigde bucky documenten met succes werden aangetoond door plasmabehandeling geweest die zuurstof gebruikt die procesgassen of reactie na de behandeling met zuurstof na plasmaactivering bevat. Dientengevolge, het onmiddellijke werden nat maken en de contacthoeken <10° verkregen. Wij vonden ook dat onder zachte oxydatieparameters de verticale groepering van MWNTs onveranderd blijft terwijl de sterkere voorwaarden de vorm CNT vernietigen zonder de eindkappen te openen.

Erkenning

De auteurs erkennen de Europese Unie voor de financiering van dit project binnen de Specifieke EU het Project van het Onderzoek desygn-HET (Nr nmp4-ct-2004-505626) Richtte

Verwijzingen

1.       M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, P. Avouris, Koolstof Nanotubes: De Structuur, de Eigenschappen, en de Toepassingen van de Synthese; Aanzetsteen, Berlijn, 2001.

2.       RECHTS Baughman, A.A. Zakhidov, W.A. DE Heer, Wetenschap 297 (2002) 787.

3.       P. Avouris en J. Chen, Materialen Vandaag 9 (2006) 46.

4.       A. Hirsch, O. Vostrowsky, Functionalization van koolstof nanotubes, Aanzetsteen Berlijn/Heidelberg, 2005.

5.       C.A. Dijk, J.M. Reis. Chem. Eur. J. 10 (2004) 81.

6.       H. Murphy, P. Papakonstantinou, T.I.T. Okpalugo, J. Vac. Sc.i. 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, en S. Roth, Curr. Appl. Phys. 2 (2002) 497.

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

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

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

12.    L. Dai, Fysica van de Straling en Chemie, 62 (2001) 55.

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

14.    R.E. Gorga, K.K.S. Lau, K.K. Gleason, R.E. Cohen, Dagboek van Toegepaste Wetenschap van het Polymeer, 102 (2006) 1413.

15.    D. Shi, J. Lian, P. Hij, L.M. Wang, W.J. van Ooij, M. Schulz, Y. Liu, D.B. Mast, Toegepaste Brieven 81 van de Fysica, (2002) 5216.

16.    B.N. Khare, M. Meyyappan, A.M. Cassell, C.V. Nguyen, J. Han, Nano Lett. 2 (2002) 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 (2005) 23466.

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

19.    H. Bubert, S. Haiber, W. Brandl, G. Marginean, M. Heintze, V. Brüser, Diamant en Verwante Materialen, 12 (2003) 811.

20.   T. Xu, J. Yang, J. Liu, Q. Fu, Toegepaste Wetenschap van de Oppervlakte, 253 (2007) 8945.

21.   L. Valentini, D. Puglia, I. Armentano, J.M. Kenny, de Chemische Brieven van de Fysica 403 (2005) 385.

22.    N.O.V. Plank, L. Jiang, R. Cheung, Toegepaste Brieven van de Fysica, 83 (2003) 2426.

23.    N.O.V. Plank, R. Cheung, Micro-electronische Techniek, 73-74 (2004) 578.

24.    G. Abbas, P. Papakonstantinou, G.R.S. Iyer, IW. Kirkman, LC. Chen, Phys. Omwenteling 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 en W.I. Milne, Dagboek van Toegepaste Fysica 90 (2001) 5308.

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

27.    U. Vohrer, C. Blomfield, S. Pagina, A. Roberts, Toegepaste Wetenschap van de Oppervlakte, 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, PC. Eklund, R.E. Smalley, Toegepaste Fysica A (1998) 29.

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

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

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

32.    Baughman, RECHTS; 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., Actuators Nanotube. Wetenschap 284 (1999) 1340.

33.    H. Bubert, S. Haiber, W. Brandl, G. Marginean, M. Heintze, V. Brüser, Diamant en Verwante Materialen 12 (2003) 811

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

35.    A. Felten, C. Bittencourt, J.J. Pireaux, G. Van Lier, J.C. Charlier, Dagboek van Toegepaste Fysica, 98 (2005) 074308.

36.    C. Pirlot, I. Willems, A. Fonseca, J.B. Nagy, J. Delhalle, Geavanceerde Materialen van de Techniek, 4 (2002) 109.

37.    _H. Geleden, T. Kugler, F. Cacialli, W.R. Salaneck, M.S.P. Shaffer, A.H. Windle, RECHTS Vriend, J. Phys. Chem. B 103 (1999) 8116.

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

39.    Parekh, B.D., T.; Ridder, P.; Santhanam, K.S.V.; Takacs, G.A J. Sc.i van de Adhesie. Technol., 20(16) (2006) 1833.

40.    W.H. Lee, S.J. Kim, W.J. Lee, J.G. Lee, R.C. Haddon, P.J. Reucroft, Toegepaste Wetenschap 181 van de Oppervlakte (2001) 121

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

De Details van het Contact

Uwe Vohrer

Techniek en Biotechnologie de de Tussen Twee Raakvlakken van het Instituut van Fraunhofer
Nobelstrasse 12
70569 Stuttgart
Duitsland

Uwe.Vohrer@igb.fraunhofer.de

Justin D. Holmes, Li Zhonglai

Ministerie van Chemie, de Sectie van Materialen en Overkritisch Vloeibaar Centrum,
Universitaire Cork van de Universiteit,
Cork
Ierland

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

Pagona Papakonstantinou

de School van het Onderzoekscentrum van de Biotechniek van Noord-Ierland Van Elektro en Werktuigbouw Newtownabbey,
Co. Antrim BT37 0QB
N. Ierland

p.papakonstantinou@ulst.ac.uk

AunShih

Universiteit van Cambridge
Cambridge
het UK

ast27@cam.ac.uk

Manuel Ruether, Werner J. Blau

De Universiteit van de Drievuldigheid
NMR Eenheid
School van Chemie
Dublin 2
Ierland

ruetherm@tcd.ie
wblau@tcd.ie

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

Last Update: 15. July 2013 15:54

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