パルス細線放電法によるカーボンナノチューブの合成〜低温成長プロセスの確立〜

脉冲细线放电法合成碳纳米管-低温生长工艺的建立-

基本信息

批准号：
06J04668
负责人：
小林亮太
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Nagaoka University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでの研究において、パルス細線放電法を用いて炭素繊維を蒸発させることにより室温で、カーボンナノチューブを合成することに成功しているが、その収率は非常に低い。そこで、このパルス細線放電法を用いたカーボンナノチューブ合成の研究を進めるにあたり、カーボンナノチューブが成長する環境を整える必要がある。本研究では、450度以下で加熱を行ったチャンバー内に金属触媒を蒸着させた基板を設置し、パルス細線放電法を用いて炭素繊維を蒸発させることによって基板上へ炭素を供給し、基板上へのカーボンナノチューブの合成を行うことによって、これまでのカーボンナノチューブの合成方法に比べて低い温度で基板上へカーボンナノチューブを合成することを目的とした。そこで、パルス細線放電法を用いて基板上に炭素の蒸気およびプラズマを堆積させるためには、炭素が蒸発する状態を調べる必要があった。そのため、炭素繊維がパルス細線放電法を用いて蒸発した場合の蒸気およびプラズマの広がりの関係を高速度カメラを用いて調べた。次に、パルス細線放電法をカーボンナノチューブの合成方法として確立するためには、カーボンナノチューブの合成のみならず、パルス細線放電法で作製した触媒に関しても検証する必要がある。よって、パルス細線放電法を用いてニッケル細線を放電させ作製されたニッケル超微粒子を用いて、ACCVD法によるカーボンナノチューブの合成を行った。さらに、パルス細線放電法で合成した煤中にカーボンナノチューブが含まれていたが、その収率は低いため、カーボンナノチューブが成長しやすい環境に近づけることが必要である。しかし、現在のパルス細線放電法は、雰囲気を加熱出来ないため、電気炉などで加熱を行った中で炭素繊維にパルス大電流を流すことによって、炭素を蒸発させることの出来る装置の作製を行った。

在前期的研究中，我们已经利用脉冲细线放电法蒸发碳纤维，在室温下成功合成了碳纳米管，但收率很低。因此，在进行利用该脉冲细线放电法合成碳纳米管的研究时，需要准备碳纳米管能够生长的环境。在这项研究中，我们将气相沉积有金属催化剂的基板安装在加热至450度以下的室内，并通过脉冲细线放电方法蒸发碳纤维，将碳供应到基板上，目的是在基板上合成碳纳米管。与传统碳纳米管合成方法相比，基底温度更低。因此，为了使用脉冲细线放电法在基板上沉积碳蒸气和等离子体，有必要研究碳蒸发的状态。因此，我们使用高速摄像机研究了采用脉冲细线放电法蒸发碳纤维时蒸气和等离子体的扩散之间的关系。接下来，为了将脉冲细线放电法确立为碳纳米管的合成方法，不仅需要验证碳纳米管的合成，还需要验证通过脉冲细线放电法制造的催化剂。因此，使用通过使用脉冲细线放电法对镍细线进行放电而产生的超细镍颗粒，通过ACCVD法合成了碳纳米管。此外，虽然在使用脉冲细线放电法合成的烟灰中发现了碳纳米管，但产率较低，因此需要创造一个接近于碳纳米管容易生长的环境的环境。然而，目前的脉冲细线放电方法无法加热大气，因此我们创造了一种装置，可以通过在电炉中加热碳纤维时通过大脉冲电流来蒸发碳。