Sintesis de Nanotubos de Carbono (NTC)

I. INTRODUCCION

La  ciencia  y  la  tecnología  se  han  desarrollado  en  el mundo  a  grandes  pasos  en  el  último  siglo  y  en particular en las últimas décadas, lo cual ha tenido importantes repercusiones en la sociedad y la cultura de los diferentes países. Probablemente,  la  importancia de  los materiales en nuestra cultura es mayor de  lo que habitualmente se cree, prácticamente cada segmento de nuestra vida cotidiana está influido, en mayor o menor grado, por  los materiales (vivienda,  transporte, vestimenta, comunicación, etc.). Los nanotubos de carbono son ahora parte de estos segmentos de nuestra vida.

 

II. NANOTUBOS DE CARBONO

Los  nanotubos  de  carbono  (NTC)  probablemente  han  existido  desde mucho  antes  de  que  nos  diéramos cuenta, y pueden haber sido hechos durante varios procesos de combustión de carbón y de deposición de vapor,  pero  la microscopia  electrónica de  ese  tiempo no  estaba  lo  suficientemente  avanzada para poder distinguirlos.

III. SINTESIS NANOTUBOS DE CARBONO

1. Cámara de descarga de arco eléctrico:

Este método consta de dos electrodos de grafito conectados a una fuente de alimentación y separados unos milímetros. Los electrodos están sumergidos en una atmósfera de helio o argón a baja presión, de manera que cuando se hace circular una corriente de 100 Amperios, salta una chispa que crea un plasma. El carbono del ánodo se evapora en el plasma, debido a su alta temperatura alcanzada, pero se deposita a su vez en el ánodo. El material depositado está compuesto por nanotubos y otras nano-partículas de carbono.

Los nanotubos obtenidos son de pared simple aunque introduciendo ciertos elementos de transición como el Fe, Co, Ni se llega a catalizar nanotubos de pared múltiple.

 

Figura 1. Método Arco De Descarga.

 

2. CVD (Chemical Vapor Deposition):

Consiste en colocar, en una cámara, un sustrato con una capa de partículas de un metal catalítico (Fe, Co, Ni y otros), que se calienta hasta aproximadamente 700 ºC. Posteriormente se introduce en la cámara un gas de un hidrocarburo como el metano. Al descomponerse el gas, libera átomos de carbono que se irán depositando sobre las partículas catalíticas del sustrato para dar lugar a los nanotubos. Los diámetros de los nanotubos que se forman están relacionados con el tamaño de las partículas de metal. Este tamaño se puede controlar por deposición de patrones (o mascaras) de metal.

 Esta técnica es la más sencilla para su aplicación a nivel industrial. Sin embargo los nanotubos fabricados así suelen ser de pared múltiple y presentan gran cantidad de defectos.

Figura 2.Método CVD

 

 

 

3. Ablación láser:

Consiste en el bombardeo de una barra de grafito con pulsos intensos de haz láser, en un reactor a alta temperatura y en presencia de un gas inerte. Así se genera el gas caliente de carbono a partir del cual se forman los nanotubos al condersarse en las paredes frías del reactor.

 

Los nanotubos obtenidos son de pared única con una gama de diámetros que se puede controlar variando la temperatura de reacción. Es un método con un buen rendimiento pero es muy costoso ya que requiere laceres de alta potencia.

Figura 4. Método ablación de Laser

 

Figura 5. Un nanotubo visto en un microscopio de barrido electrónico.