One millimeter per minute growth rates for single wall carbon nanotube forests enabled by porous metal substrates
One millimeter per minute growth rates for single wall carbon nanotube forests enabled by porous metal substrates
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多孔金属基底实现单壁碳纳米管森林每分钟一毫米的生长速度
DOI：
10.1039/c7ra13093g
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
3.9
通讯作者：
Futaba Don N.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Matsumoto Naoyuki;Oshima Azusa;Ishizawa Sachiko;Chen Guohai;Hata Kenji;Futaba Don N.
我们报告了一个非常高效率的合成长单壁碳纳米管（SWCNT）森林使用多孔基板（金属网）在无孔平面基板的地方。本研究探讨了生长效率对各种网格结构的依赖性，包括线直径，孔径大小，和总表面积。我们证明了单壁碳纳米管森林的合成高度依赖于初始孔隙率以及在整个生长期间保持开孔。我们的研究结果表明，碳纳米管（CNT）可以生长在所有表面的网格在高效率与观察到的最佳生长效率为30%的网格孔隙率。基于这些结果，我们证明了SWCNT森林的高效合成（高度：>3.47 mm，平均生长速率：301 μm min−1，产量：10 min生长时间内12.7 mg cm−2）。此外，我们发现初始生长速率超过1毫米/分钟（1000 μm min−1）。我们的研究结果进一步表明，金属网是一个可行的替代无孔平面基板的高，高产单壁碳纳米管的有效合成。
We report an exceptionally high-efficiency synthesis of long single-wall carbon nanotube (SWCNT) forests using porous substrates (metal meshes) in place of nonporous flat substrates. This study examined the dependence of the growth efficiency on various mesh structures, including wire diameter, aperture size, and total surface area. We demonstrated that the synthesis of SWCNT forests is highly dependent on the initial porosity as well as maintaining the open pores throughout the duration of the growth. Our results show that carbon nanotubes (CNTs) can be grown on all surfaces of the mesh in high efficiency with the optimum growth efficiency observed for a mesh porosity of ∼30%. Based on these results, we demonstrated the high efficiency synthesis of SWCNT forests (height: >3.47 mm, average growth rate: 301 μm min−1, and yield: 12.7 mg cm−2 in 10 min growth time). Furthermore, we showed that the initial growth rates exceeded 1 millimeter per minute (1000 μm min−1). Our results further indicate that metal meshes represent a viable alternative to nonporous flat substrates for the efficient synthesis of tall and high yielding SWCNTs.
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