שיטה פשוטה לייצור ננו-סיבי פחמן אנכיים

חוקרים מאוניברסיטת צפון קרוליינה הדגימו כי ננו-סיבי פחמן אנכיים (VACNFs) ניתנים לייצור בעזרת אוויר מהסביבה, מה שהפך את תהליך הייצור לבטוח יותר ופחות יקר

חוקרים מאוניברסיטת צפון קרוליינה הדגימו כי ננו-סיבי פחמן אנכיים (VACNFs) ניתנים לייצור בעזרת אוויר מהסביבה, מה שהפך את תהליך הייצור לבטוח יותר ופחות יקר. ננו-סיבי פחמן אנכיים הם בעלי פוטנציאל לשמש בתור נשאים להעברת גנים, חיישנים וגלאים, סוללות וטכנולוגיות אחרות. שיטות שכיחות להכנת חומרים אלו מתבססות על השימוש בגז אמוניה שהינו חומר רעיל. ולמרות שחומר זה אינו יקר, הוא אינו חופשי ואינו נוח לשימוש.

“התגלית שלנו הופכת את הייצור של ננו-סיבי פחמן (מוויקיפדיה) אנכיים לבטוחה וזולה יותר, מכיוון שאין צורך להתחשב בסיכונים ובעלויות הנטרול והטיפול הכרוכים בגז האמוניה,” מסביר ד”ר Anatoli Melechko, פרופסור למדעי-חומרים והנדסה באוניברסיטת המדינה של צפון קרוליינה והכותב הראשי של מאמר המתאר את ממצאי המחקר. “התגלית שלנו גם מקדמת את האפשרות לייצור חומרים אלו בקנה-מידה גדול הרבה יותר.”

בשיטת הייצור השכיחה ביותר של ננו-סיבי פחמן אנכיים, מצע המצופה בננו-חלקיקים של ניקל מוכנס לתא ואקום ומחומם לטמפרטורה של 700 מעלות צלזיוס. בשלב הבא ממלאים את התא בגז אמוניה יחד עם אצטילן או גז אצטון, המהווים מקור לאטומי פחמן. כאשר חושפים את המצע למתח חשמלי הגז עובר יוניזציה. תהליך זה יוצר פלסמה המכווין את צורת הצמיחה של ננו-הסיבים. אטומי הפחמן שאינם קשורים לננו-חלקיקי הניקל מתחילים ליצור ננו-סיבי פחמן מתחת לננו-החלקיקים. אולם, אם נערמת כמות גדולה מדי של אטומי פחמן על גביי ננו-החלקיקים הדבר עשוי לגרום ליצירת שכבה גבוהה מדי החוסמת את המעבר של אטומי פחמן נוספים הנדרשים להצמחת ננו-הסיבים ההולכים ומתארכים. תפקידו של גז האמוניה הוא למנוע מאטומי הפחמן ליצור קרום על גביי ננו-החלקיקים, כזה שימנע את המשך הצמיחה של ננו-הסיבים. “לא חשבנו שנוכל ליצור את הסיבים הללו מבלי להשתמש באמוניה או במימן,” אמר החוקר הראשי. אולם החוקרים ניסו בכל זאת.

צוות החוקרים ניסה את שיטת תא הואקום הרגיל, תוך שימוש באצטון. אולם, הם החליפו את גז האמוניה באוויר מהסביבה – וזה עבד בהצלחה – הגודל, הצורה והכיווניות של ננו-סיבי הפחמן שהתקבלו היו זהים לאלו שהתקבלו בשיטות הייצור השכיחות.

“השגנו זאת ע”י שימוש בשיטת הואקום בהעדר אמוניה,” אומר החוקר הראשי. “הגילוי שלנו מקדם את האפשרות התיאורטית לייצר ננו-סיבי פחמן אנכיים ללא שימוש בתא ואקום. אם ניתן יהיה לעשות זאת, נוכל לייצר את החומרים הללו בקנה-מידה הרבה יותר גדול.”

הידיעה על המחקר