Les nanotubes de carbone (NTC) sont produits à l'aide de plusieurs méthodes, chacune présentant des avantages et des défis uniques.
La méthode commerciale la plus répandue est le dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
Les autres méthodes comprennent l'ablation laser, la décharge à l'arc et les technologies vertes émergentes telles que l'électrolyse du dioxyde de carbone dans des sels fondus et la pyrolyse du méthane.
Chaque méthode possède son propre ensemble de paramètres de processus qui doivent être optimisés pour une production réussie de NTC.
Quelles sont les méthodes de production des nanotubes de carbone (5 techniques clés expliquées) ?
1. Dépôt chimique en phase vapeur (CVD)
Le dépôt chimique en phase vapeur est la méthode la plus répandue pour la production commerciale de nanotubes de carbone.
Ce processus implique la décomposition d'hydrocarbures gazeux sur un catalyseur métallique à des températures élevées.
Le catalyseur métallique, généralement du fer, du cobalt ou du nickel, est déposé sur un substrat.
Lorsque l'hydrocarbure gazeux s'écoule sur le catalyseur, il se décompose et les atomes de carbone se déposent sur le catalyseur, se transformant en nanotubes.
Le dépôt en phase vapeur permet de bien contrôler la structure et l'orientation des nanotubes, ce qui le rend adapté à diverses applications.
2. Ablation au laser
Cette méthode implique l'utilisation d'un laser puissant pour vaporiser une cible de graphite dans un four.
Le carbone vaporisé se condense en nanotubes.
L'ablation au laser est capable de produire des nanotubes de carbone monoparois de haute qualité, mais elle est moins rentable et moins évolutive que la CVD.
3. Décharge d'arc
Dans le cas de la décharge d'arc, un arc à fort courant est établi entre deux électrodes de graphite dans une atmosphère de gaz inerte.
La chaleur intense vaporise l'anode et le carbone vaporisé forme des nanotubes en refroidissant.
Cette méthode est également efficace, mais elle peut être moins contrôlable et plus énergivore que la CVD.
4. Électrolyse du dioxyde de carbone dans des sels fondus
Cette méthode capture le dioxyde de carbone et utilise l'électrolyse dans des sels fondus pour produire des nanotubes de carbone.
Elle offre une approche durable en utilisant les gaz à effet de serre, mais la qualité des nanotubes produits suscite des inquiétudes.
5. Pyrolyse du méthane
Ce processus implique la décomposition thermique du méthane en hydrogène et en carbone solide, qui peut inclure des nanotubes de carbone.
Des entreprises comme CarbonMeta Technologies et Huntsman explorent cette méthode en utilisant des déchets de méthane, ce qui permet de séquestrer efficacement les émissions de carbone.
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