A síntese de nanotubos de carbono (CNTs) envolve principalmente três métodos principais: ablação por laser, descarga por arco e deposição química de vapor (CVD). Entre estes, a CVD é a técnica mais utilizada tanto na investigação como em aplicações comerciais devido à sua versatilidade e escalabilidade.
Deposição química de vapor (CVD):
A CVD é um processo em que gases contendo carbono são decompostos a altas temperaturas para depositar carbono num substrato sob a forma de nanotubos. Este método permite um controlo preciso das dimensões e do alinhamento dos CNT, tornando-o adequado para várias aplicações, incluindo eletrónica, compósitos e armazenamento de energia. A temperatura necessária para a CVD é normalmente superior a 800°C, mas os avanços na deposição de vapor químico com plasma (PECVD) permitiram a síntese a temperaturas muito mais baixas (inferiores a 400°C). Este facto é particularmente vantajoso para a integração de CNTs em substratos sensíveis à temperatura, como o vidro, para aplicações de emissão de campo.Deposição de vapor químico enriquecida com plasma (PECVD):
A PECVD utiliza plasma para melhorar as reacções químicas envolvidas no processo de deposição, reduzindo assim a temperatura necessária. Esta tecnologia é crucial para a preparação in situ de CNT a baixas temperaturas, o que é essencial para combinar dispositivos nanoelectrónicos com a tecnologia tradicional de processamento microelectrónico. A capacidade de sintetizar CNTs a temperaturas mais baixas abre possibilidades para a criação de circuitos integrados de capacidade e escala ultra-grandes.
Inovações em matéria-prima:
Os métodos tradicionais de CVD utilizam frequentemente hidrocarbonetos como o metano ou o etileno como matérias-primas. No entanto, existe um interesse crescente na utilização de matérias-primas verdes ou de resíduos para sintetizar CNTs. Por exemplo, pode ser utilizado dióxido de carbono capturado por eletrólise em sais fundidos, embora haja preocupações quanto à qualidade dos CNT produzidos desta forma. A pirólise do metano, que envolve a decomposição térmica direta do metano em hidrogénio e carbono sólido (incluindo CNTs), é outro método emergente. Empresas como a CarbonMeta Technologies e a Huntsman estão a explorar a utilização de resíduos ou subprodutos de metano como matéria-prima, o que poderia potencialmente bloquear as emissões de carbono numa forma física em vez de as libertar como gases com efeito de estufa.
Otimização de processos e avaliação do ciclo de vida:
