研究人员利用环境空气，在没有有毒氨的情况下培育出纳米碳纤维

北卡罗来纳州立大学的研究人员已经证明，垂直排列的碳纳米纤维(VACNFs)可以利用环境空气制造，使制造过程更安全，成本更低。VACNFs有望应用于基因传递工具、传感器、电池和其他技术。

传统的制造VACNFs的技术依赖于使用有毒的氨气。氨气虽然不贵，但也不是免费的。

“这一发现使VACNF的生产更加安全和廉价，因为你不需要考虑与氨气相关的风险和成本，”北卡罗来纳州立大学材料科学与工程副教授、该研究论文的资深作者Anatoli Melechko博士说。“这也增加了VACNFs以更大规模增长的可能性。”

在制造VACNF最常见的方法中，将涂有纳米镍的基板置于真空室中，加热至700摄氏度。然后，容器中充满氨气和含有碳的乙炔或丙酮气体。当衬底和室中相应的阳极上加电压时，气体被电离。这就产生了指导纳米纤维生长的等离子体。镍纳米颗粒是游离碳原子，在镍催化剂纳米颗粒下方开始形成VACNFs。然而，如果在纳米颗粒上形成过多的碳，就会堆积起来，堵塞碳原子通向生长中的纳米纤维的通道。

氨在这个过程中的作用是阻止碳在纳米颗粒上形成一层硬壳，这将阻止VACNFs的形成。

“我们认为，如果没有氨气或氢气，就无法培育出VACNFs，”梅莱克科说。但他还是尝试了。

Melechko的团队尝试了传统的真空技术，使用丙酮气体。然而，他们用周围的空气代替了氨气，而且成功了。VACNFs的大小、形状和排列方式与传统技术生产的VACNFs一致。

“我们使用不含氨的真空技术做到了这一点，”梅莱克科说。“但它创造了在没有真空室的情况下生长VACNFs的理论可能性。如果这能做到，你就能在更大的规模上创建VACNFs。”

Melechko还强调了参与这项工作的两名高中生的作用:A. Kodumagulla和V. Varanasi，他们是这篇论文的主要作者。“如果不是他们不带任何先入之见地处理这个问题，这个发现就不会发生，”Melechko说。“我认为他们是未来的材料工程师。”

纸”,空气合成:用空气直流等离子体生长垂直排列的碳纳米纤维的文章发表在《纽约时报》的网络版上纳米材料和纳米技术．共同作者包括前北卡罗来纳州博士生R.C.皮尔斯博士;北卡州立大学博士生吴文昌;约瑟夫·特雷西博士，北卡罗来纳州立大学材料科学与工程副教授;以及橡树岭国家实验室的D.K.汉斯莱和T.E.麦克奈特。这项研究得到了美国国家科学基金会DMR-1056653的部分资助。

希普曼-

编辑:研究摘要如下。

空气合成:用空气直流等离子体生长垂直排列的碳纳米纤维

作者: A. kodumagula, V. Varanasi, R.C. Pearce, W.C. Wu, J.B. Tracy和A.V. Melechko，北卡罗来纳州立大学;D.K.汉斯莱和T.E.麦克奈特，橡树岭国家实验室

发表: 2014年3月12日，纳米材料和纳米技术

DOI: 10.5772/58449

文摘:垂直排列的碳纳米纤维(VACNFs)已经被合成在丙酮和空气的混合物中使用催化DC等离子体增强化学气相沉积。通常，氨气或氢气在混合物中作为腐蚀剂气体来去除碳，否则会钝化催化剂表面并阻碍生长。我们使用空气作为蚀刻剂气体的演示打开了离子蚀刻足以在合成过程中保持催化活性状态的可能性。它也展示了在开放环境中生长VACNFs的途径。