Cad iad na Modhanna Ullmhúcháin do Nanaifeadáin Charbóin?

1. Conas a "Fástar" Nanaifeadáin Charbóin?

Ní bhaintear nanaifeadáin charbóin ón talamh; tá siad "fásta" i saotharlanna. Athshocraíonn adaimh charbóin ar bhealaí ar leith, agus iad ag tlú suas ina struchtúir thiúbacha loga-próiseas atá cosúil le leathán páipéir ghraiféine a rolladh isteach i tuí.

Ón uair a aimsíodh iad i 1991, tá modhanna éagsúla forbartha ag eolaithe chun an "super material" seo a ullmhú. Ina measc, is iad an modh urscaoilte stua, an modh ablation léasair, agus an modh taiscí gaile ceimiceach (CVD) na trí chur chuige is príomhshrutha. Pléann an t-alt seo sonraí gach modha-conas a fheidhmíonn siad, a mbuntáistí agus a míbhuntáistí faoi seach, agus cé acu ceann is oiriúnaí do tháirgeadh tionsclaíoch.

2. Míniú Mionsonraithe ar na Trí Mhodhanna Ullmhúcháin Phríomhshrutha

2.1 Modh Scaoilte Arc: An Modh "is Traidisiúnta".

Ba é an modh urscaoilte stua an chéad mhodh a úsáideadh chun CNTanna a fháil amach agus is féidir é a mheas mar theicneolaíocht "veteran".

Conas a oibríonn sé?
Tugtar gás támh (go hiondúil héiliam nó argón) isteach in imoibreoir, agus úsáidtear dhá shlat graifíte mar anóid agus catóide. Nuair a chuirtear sruth díreach i bhfeidhm, déantar an graifít ag an anóid a ghalú ag an teocht ard, agus déanann na hadaimh charbóin a athshocrú chun CNTanna a fhoirmiú, á dtaisceadh mar "súiche" ar an dromchla catóide agus ballaí an imoibreora.

Difríochtaí i dtáirgí:

CNTanna il-ballaí:Is féidir é a shintéisiú ag baint úsáide as leictreoidí graifít íon go díreach.

CNTanna singil-ballaí:A cheangal go gcuirfear catalaíoch miotail ar nós iarann, cóbalt, nó nicil leis an anóid.

Buntáistí:

Criostalacht ard táirge agus struchtúr foirfe-beagán lochtanna balla, ardleibhéal graifitithe.

Teicneolaíocht sách aibí, trealamh simplí.

Caighdeán an táirge is fearr i measc na dtrí mhodh.

Míbhuntáistí:

Tomhaltas ard fuinnimh, a éilíonn folús ard agus coinníollacha teochta sonracha.

Toradh íseal; deacair a mhéadú go heacnamaíoch.

Déantar táirgí a mheascadh le méideanna móra de charbón éagruthach, fullerenes, agus neamhíonachtaí eile, a éilíonn céimeanna íonú 繁琐.

Déantar CNTanna miotalacha agus leathsheoltach a mheascadh le chéile agus ní féidir iad a scaradh.

Éilíonn athsholáthar tréimhsiúil leictreoidí agus spriocanna.

Achoimre:Dea-chaighdeán, ach toradh íseal agus neamhíonachtaí ard; nach bhfuil oiriúnach do tháirgeadh tionsclaíoch ar scála mór.

2.2 Modh Ablation Léasair: Beachtas is airde, an toradh is ísle

Thuairiscigh Guo agus comhghleacaithe an modh ablation léasair den chéad uair i 1995 agus is féidir é a mheas mar "leagan uasghrádaithe" den mhodh urscaoilte stua.

Conas a oibríonn sé?
In atmaisféar támh ardteochta (800–1500 céim ), déanann bíog léas léasair ardfhuinnimh ionsaí ar sprioc soladach graifíte atá suite i bhfeadán Grianchloch, agus é á ghalú. Athchruinníonn adaimh charbóin ina CNTanna, a bhailítear ansin mar shúiche carbóin laistigh den ghaireas.

Buntáistí:

Tá foirfeacht struchtúrach ard ag CNTanna sintéisithe.

Is féidir leis SWCNTanna a tháirgeadh gan neamhíonachtaí MWCNT.

Is féidir leis rialú a dhéanamh ar tháirgeadh ciriúlachtaí sonracha (m.sh., (10,10) CNTanna).

Táirgeann níos lú neamhíonachtaí carbóin éagruthacha.

Míbhuntáistí:

Trealamh casta agus costasach; costas léasair ard.

Táirgeacht thar a bheith íseal-cainníochtaí milleagram amháin in aghaidh an ullmhúcháin.

Tomhaltas ard fuinnimh; éilíonn teocht ard agus coinníollacha brú.

Chomh maith leis sin tá fadhbanna eisíonachta a éilíonn íonú后续.

Fachtóirí tionchair:Bíonn tionchar ag comhdhéanamh ceimiceach an sprioc, an chumhacht léasair agus an tonnfhad, agus an fad idir an tsubstráit agus an sprioc ar tháirgeacht agus ar cháilíocht an táirge.

Achoimre:Cruinneas agus íonacht is airde, ach tá an toradh trua íseal; oiriúnach amháin do thaighde meicníoch i saotharlanna.

2.3 Taistil Cheimiceach Gaile (CVD): An "Capall Oibre" Tionsclaíochta

Is é an modh CVD an rogha príomhshrutha maidir le táirgeadh tionsclaíoch faoi láthair agus is é an modh is geallta chun táirgeadh ar scála mór a bhaint amach.

Conas a oibríonn sé?
Tugtar hidreacarbóin nó carbóin-ina bhfuil ocsaídí (eg, meatán, aicéitiléine, eitiléin) isteach i bhfoirnéis feadáin ardteochta ina bhfuil catalaíoch miotail (iarann, cóbalt, nicil, etc.). Díscaoileann an gás ar dhromchla an chatalaíoch, agus athshocraíonn na hadaimh charbóin chun CNTanna a fhoirmiú.

Cineálacha trealaimh:Imoibreoirí cothrománacha, imoibreoirí leaba sreabhánaithe, imoibreoirí ingearacha, etc.

Cén fáth a bhfuil CVD anois mar phríomhshruth?

Teocht níos ísle:Tá teocht imoibrithe (600-1000 céim ) i bhfad níos ísle ná sin de na modhanna urscaoileadh stua agus léasair (os cionn 3000 céim ).

Táirgeadh leanúnach:Tugtar isteach gás go leanúnach, fásann CNTanna go leanúnach, rud a ligeann oibriú leanúnach.

Toradh ard:Tá cumas táirgthe imoibreora aonair i bhfad níos mó ná cumas an dá mhodh eile.

Inrialaitheacht mhaith:Trí pharaiméadair a choigeartú mar chatalaíoch, teocht, agus ráta sreafa gáis, is féidir trastomhas, fad agus struchtúr CNT a rialú.

Míbhuntáistí:

Tá níos mó lochtanna struchtúracha ag táirgí; níl an leibhéal grafitithe chomh hard leis an modh urscaoilte stua.

D'fhéadfadh sé neamhíonachtaí miotail chatalaíoch a choinneáil, a dteastaíonn cóireáil íonúcháin uathu.

Tá roghnú catalaíoch ríthábhachtach-cinneann an chatalaíoch cáilíocht agus táirgeacht an táirge go díreach.

Achoimre:Is é an modh CVD an rogha is fearr le haghaidh tionsclaíochta-cé go bhfuil an íonacht beagán níos lú ná an chéad dá mhodh, tá buntáistí cuimsitheacha aige maidir le táirgeacht, costas agus inrialaitheacht.

3. Achoimre Comparáide ar na Trí Mhodhanna

Príomhchonclúid:Tá na modhanna díluchtaithe stua agus neamhláithreachta léasair oiriúnach chun samplaí ardchaighdeáin a ullmhú i saotharlanna; is é an modh CVD an t-aon rogha le haghaidh táirgeadh tionsclaíoch ar scála mór.

4. Ardteicneolaíocht CVD: Ón Saotharlann go Deich-Míle-Ton Scála

Tá teicneolaíocht CVD féin ag athrú go leanúnach. Chomh maith le CVD teirmeach traidisiúnta, forbraíodh ardteicníochtaí mar CVD feabhsaithe plasma (PECVD) agus CVD plasma micreathonn. Is féidir leo seo CNTanna a fhás ag teochtaí níos ísle fós agus smacht níos cruinne a sholáthar ar ailíniú agus ar threoshuíomh feadáin.

Dul chun cinn i dtionsclaíocht CVD ag cuideachtaí na Síne:

Tá Shandong Tanfeng ar cheann den bheagán cuideachtaí intíre a bhfuil máistreacht déanta acu ar an gcroí-theicneolaíocht chun nana-ábhair charbóin a tháirgeadh trí mhodh na céime gáis. Ag baint úsáide as rialú uathoibrithe go hiomlán, méadaíodh toradh an táirge go dtí os cionn 99%. Tá an cumas táirgthe méadaithe anois go 2,000 tonna in aghaidh na bliana, rud a fhágann go bhfuil sé ar cheann de na boinn táirgthe CNT is mó ar domhan.

5. Buntáistí Monaróirí: Teicneolaíocht CVD a Dhéanamh ó "In ann" go "Éasca le Úsáid"

Mar mhonaróir CNT, roghnaigh muid an bealach teicneolaíochta CVD agus rinneamar roinnt rudaí nithiúla ar leibhéal na tionsclaíochta:

Máistreacht a fháil ar chroí-theicneolaíocht dearadh agus ullmhú catalaíoch.Sa mhodh CVD, is é an "anam" an catalaíoch-cinneann sé go díreach trastomhas, líon na mballaí, agus toradh CNTanna. Trínár gcóras catalaíoch a forbraíodh go neamhspleách, tá smacht beacht bainte amach againn ar struchtúr an táirge, le dáileadh caol trastomhais agus baisc mhaith-go-chomhsheasmhacht bhaisc.

Briseadh tríd an mbac a bhaineann le scálaiú an imoibreora-suas.Tá cumas táirgthe aonaid aonair íseal ag imoibreoirí CVD traidisiúnta. Chun monarcha deich míle tonna a thógáil, bheadh ​​mórán aonad ag teastáil chun oibriú go comhuaineach, a mbeadh infheistíocht ard agus bainistíocht dheacair i gceist leo. Tá dearadh imoibreora ar mhórscála tríú glúin glactha againn, áit a bhfuil toilleadh aonaid aonair arís agus arís eile níos mó ná acmhainn trealaimh thraidisiúnta, rud a laghdódh go mór úsáid fuinnimh agus costais saothair.

Faoi láthair, úsáidtear ár gcuid táirgí CNT go forleathan i bhreiseáin seoltacha ceallraí litiam le haghaidh feithiclí nua fuinnimh, comhdhéanta polaiméire chun cinn, leaistiméirí, aeraspáis, iompar iarnróid, giniúint cumhachta gaoithe, agus réimsí eile. Ó amhábhair go himoibreoirí, ó chatalaíoch go íonú agus scaipeadh, tá máistreacht déanta againn ar an slabhra iomlán teicneolaíochta maidir le táirgeadh CVD de CNTanna, tiomanta do "sár-ábhar" a thabhairt isteach sna mílte tionscail.