(Phys.org) —Forskare från North Carolina State University har visat att vertikalt anpassade kolnanofibrer (VACNF) kan tillverkas med hjälp av omgivande luft, gör tillverkningsprocessen säkrare och billigare. VACNF har ett löfte om användning i genleveransverktyg, sensorer, batterier och annan teknik.

Konventionella tekniker för att skapa VACNF är beroende av användning av ammoniakgas, vilket är giftigt. Och även om ammoniakgas inte är dyrt, det är inte gratis.

"Denna upptäckt gör VACNF -tillverkning säkrare och billigare, eftersom du inte behöver ta hänsyn till de risker och kostnader som är förknippade med ammoniakgas, "säger Dr Anatoli Melechko, en adjungerad docent i materialvetenskap och teknik vid NC State och seniorförfattare till en uppsats om arbetet. "Detta ökar också möjligheten att odla VACNF i mycket större skala."

I den vanligaste metoden för VACNF -tillverkning, ett substrat belagt med nickelnanopartiklar placeras i en vakuumkammare och värms upp till 700 grader Celsius. Kammaren fylls sedan med ammoniakgas och antingen acetylen eller acetongas, som innehåller kol. När en spänning appliceras på substratet och en motsvarande anod i kammaren, gasen joniseras. Detta skapar plasma som styr tillväxten av nanofiber. Nickel -nanopartiklarna fria kolatomer, som börjar bilda VACNF under nickelkatalysator -nanopartiklarna. Dock, om det bildas för mycket kol på nanopartiklarna kan det stapla upp och täppa till kolatomernas passage till de växande nanofibrerna.

Ammoniaks roll i denna process är att hindra kol från att bilda en skorpa på nanopartiklarna, vilket skulle förhindra bildandet av VACNF.

"Vi trodde inte att vi skulle kunna odla VACNF utan ammoniak eller vätgas, "Säger Melechko. Men han försökte ändå.

Melechkos team testade den konventionella vakuumtekniken, med hjälp av acetongas. Dock, de ersatte ammoniakgasen med omgivande luft - och det fungerade. Storleken, form och inriktning av VACNF:erna överensstämde med VACNF:erna som producerades med konventionell teknik.

"Vi gjorde detta med hjälp av vakuumtekniken utan ammoniak, "Säger Melechko." Men det skapar den teoretiska möjligheten att odla VACNF utan vakuumkammare. Om det går att göra, du skulle kunna skapa VACNF i en mycket större skala. "

Melechko belyser också rollen för två gymnasieelever som är involverade i arbetet:A. Kodumagulla och V. Varanasi, som är huvudförfattare till tidningen. "Denna upptäckt hade inte hänt om det inte var för deras inställning till problemet, som var fri från förutfattade meningar, "Säger Melechko." Jag tror att de är framtida materialingenjörer. "

Pappret, "Aerosyntes:Tillväxt av vertikalt anpassade kolnanofibrer med Air DC-plasma, "publiceras online i Nanomaterial och nanoteknik .