ثلاث طرق لصنع الأنابيب النانوية
اصعق أو اخبز أو اقصف(*)
ربما كان سومينو إيجيما أول من رأى أنبوبًا نانويًّا، لكنه من دون شك لم يكن أول من صنعه. في الحقيقة، ربما يكون أناس نياندرتال القدماء قد صنعوا كميات صغيرة جدًّا من الأنابيب النانوية، من غير قصد، في النيران التي كانت تدفئ كهوفهم. إن ذرات الكربون التي انفصلت بالحرارة تجمعت ثانية بطريقة ما مشكّلة سخامًا ، بعضه على هيئة لطخ لابلورية amorphous blobs، وبعضه على هيئة كرات تدعى كرات باكي(1) bucky balls أو على هيئة كبسولات أسطوانية cylindrical capsules طويلة تسمى أنابيب باكي buckytubes أو أنابيب نانوية . لقد اكتشف العلماء ثلاث طرق لصنع سخام يعطي حصيلة عالية من الأنابيب النانوية . لكن الطرق الثلاث مازالت تعاني عجزًا وقيودًا خطيرة: فجميعها تنتج خلائط من أنابيب نانوية ذات أطوال مختلفة جدًّا، وفيها عيوب كثيرة، كما فيها فتلات (التواءات) twists متنوعة.
شرارة كبيرة
في عام 1992 نشر T. إيبيسين و M .. أجايان [من مختبر الأبحاث الأساسية التابع للشركة NEC في تسوكوبا باليابان أول طريقة لصنع كميات ماكروية (كبرية، عيانية) macroscopic من الأنابيب النانوية . وهي طريقة تكاد تكون فرانكِنشتاينية في تصميمها: اربط بالأسلاك قضيبين من الگرافيت بمنبع تغذية، ضع أحدهما على بعد مليمترات من الآخر ثم صل القاطعة. عندما تقدح بينهما شرارة لدى مرور تيار كهربائي يبلغ 100 أمپير، يتبخر الكربون متحولاً إلى پلازما حارة , ويتكثف جزء من الكربون على هيئة أنابيب نانوية .
المردود النموذجي: يصل إلى 30 في المئة وزنًا.
المميزات: يمكن لدرجات الحرارة العالية والمحفزات المعدنية المضافة إلى القضبان أن تنتج كلا النوعين من الأنابيب النانوية: وحيدة الجدار ومتعددة الجدران بعيوب بنيوية قليلة أو معدومة.
القيود: تميل الأنابيب إلى أن تكون قصيرة (50 ميكرونًا أو أقل) وأن تترسب بحجوم واتجاهات عشوائية.
غاز حار
كان M. إندو من جامعة شينشو في ناگانو باليابان أول من صنع أنابيب نانوية بهذه الطريقة، التي تدعى الترسيب من البخار الكيميائي CVD chemical vapor deposition. هذه الوصفة بسيطة أيضًا إلى حدٍ ما. ضع ركازة substrate في فرن، سخن إلى الدرجة 600 سيلزية ثم أضف ببطء غازًا محملاً بالكربون، مثل غاز الميثان. عندما يتفكك الغاز، فإنه يحرر ذرات الكربون التي تستطيع أن تتحد ثانية على هيئة أنابيب نانوية.
وحديثا اخترع . ليو وزملاؤه [من جامعة ديوك محفزًا مساميًّا يدَّعون بأنه يستطيع أن يحول كل الكربون تقريبًا في غاز التلقيم إلى أنابيب نانوية . وبطباعة أشكال (نقوش) من جسيمات المحفز على الركازة، تمكن وزملاؤه [من جامعة ستانفورد] من التحكم في مكان تشكل الأنابيب (في اليمين)، وكانوا يعملون على ضم هذا الإنماء المتحكم فيه إلى تقانة السيليكون العادية.
المردود النموذجي: من 20 إلى نحو 100 في المئة تقريبًا.
المميزات: الترسيب من البخار الكيميائي (CVD) هي الطريقة الأسهل من بين الطرق الثلاث لزيادة الإنتاج الصناعي. ومن الممكن صنع أنابيب نانوية بطول كبير، وهي تعد ضرورية للألياف التي تستخدم في صناعة المواد المركبة.
القيود: إن الأنابيب النانوية المصنوعة بهذه الطريقة هي في العادة متعددة الجدران، وهي غالبًا ما تكون مليئة بالعيوب. وفي النتيجة، فإن لهذه الأنابيب عُشْر قوة الشد فقط التي للأنابيب المصنوعة بطريقة التفريغ القوسي arc discharge.
قصف ليزري A LASER BLAST
كان R. سمولي وزملاؤه [ن جامعة رايس يقصفون blasting معدنًا بنبضات ليزر كثيفة لإنتاج جزيئات معدنية من نوع فاخر، عندما نقلت الأخبار نبأ اكتشاف الأنابيب النانوية. فاستعاضوا عن المعدن في جهازهم بقضبان الگرافيت، وفي الحال أنتجوا أنابيب كربون نانوية باستعمال نبضات ليزرية، بدلاً من الكهرباء، لتوليد غاز الكربون الحار الذي تتشكل منه الأنابيب النانوية .وجربت المجموعة محفزات عديدة حتى توصلت إلى الشروط التي تنتج كميات هائلة من الأنابيب النانوية الوحيدة الجدار.
المردود النموذجي: حتى 70 في المئة
المميزات: تنتج في المقام الأول أنابيب نانوية وحيدة الجدار، بقطر يراوح في مجال يمكن التحكم فيه بتغيير درجة حرارة التفاعل.
القيود: إن هذه الطريقة هي الأكثر كلفة، لأنها تتطلب ليزرات غالية جدًّا.
موضوع: طرق تصنيع الانابيب النانوية 
18/2/2011, 03:09
