Les nanotubes de carbone (NTC) peuvent supporter des températures allant jusqu'à environ 500°C dans l'air avant de commencer à s'oxyder et à se dégrader. Ce seuil de température est crucial pour la préparation et l'application des NTC, en particulier dans les environnements où l'exposition à l'air est inévitable.
Explication détaillée :
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Oxydation du graphite et des NTC :
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Le graphite, matériau dont sont issus les NTC, est sensible à l'oxygène et commence à s'oxyder lorsqu'il est exposé à l'air à des températures avoisinant les 500°C (932°F). Ce processus d'oxydation peut entraîner une perte de masse rapide, jusqu'à 1 % par jour dans certaines conditions. Une exposition continue à des températures élevées dans l'air entraîne une perte d'épaisseur du matériau et, à terme, une défaillance structurelle. Cette caractéristique du graphite affecte directement la stabilité et la longévité des NTC lorsqu'ils sont exposés à des conditions similaires.Températures et environnements opérationnels :
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Les températures de fonctionnement du graphite, et par extension des NTC, peuvent être nettement plus élevées dans des environnements contrôlés avec des niveaux d'oxygène réduits ou sous vide. Par exemple, le graphite peut être utilisé jusqu'à 2450°C (4442°F) à des pressions inférieures à 10-2 torr, et jusqu'à 2150°C (3902°F) à 10-4 torr. Ces conditions ne sont pas typiques de la plupart des applications pratiques des NTC dans l'air, mais elles mettent en évidence le potentiel d'opérations à des températures plus élevées dans des conditions contrôlées.
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Techniques de préparation et contrôle de la température :
La préparation des NTC fait souvent appel à des techniques telles que le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD), qui permet d'abaisser la température du substrat nécessaire à la croissance de NTC de haute qualité. Traditionnellement, des températures supérieures à 800°C étaient nécessaires, mais les progrès de la PECVD ont permis la croissance de NTC à des températures aussi basses que 120°C. Cette réduction de la température permet non seulement d'alléger les contraintes relatives aux matériaux et aux substrats pouvant être utilisés, mais aussi de préserver l'intégrité des NTC en évitant la zone d'oxydation à haute température.
Implications pour les applications :
