A síntese de nanotubos de carbono (CNTs) envolve vários métodos, sendo a deposição química de vapor (CVD) o mais prevalecente devido à sua relação custo-eficácia e controlabilidade estrutural. Este método envolve a utilização de catalisadores e tratamentos térmicos para facilitar o crescimento de CNTs a partir de fontes gasosas de carbono. O processo é influenciado por parâmetros como a temperatura, a concentração da fonte de carbono e o tempo de residência, que afectam significativamente a qualidade e o rendimento dos CNT.
Deposição química de vapor (CVD):
A CVD é uma técnica amplamente utilizada para sintetizar CNTs em grande escala. Envolve a decomposição de gases de hidrocarbonetos a altas temperaturas na presença de catalisadores metálicos, normalmente ferro, cobalto ou níquel. As partículas de catalisador facilitam a formação de nanotubos de carbono, adsorvendo os gases que contêm carbono e permitindo que os átomos de carbono se reorganizem e formem as estruturas tubulares. O controlo do tamanho do catalisador e das condições de reação (temperatura, pressão, taxas de fluxo de gás) permite a manipulação das propriedades dos CNT, como o diâmetro, o comprimento e a quiralidade.Deposição Catalítica de Vapor Químico (CCVD):
- Trata-se de uma versão modificada da CVD em que o catalisador desempenha um papel mais ativo no processo de crescimento. A CCVD permite um controlo mais preciso da estrutura e orientação dos CNT, tornando-a adequada para aplicações que exijam CNT alinhados ou orientados verticalmente. A utilização de monóxido de carbono como matéria-prima em alguns métodos CCVD aumenta ainda mais a eficiência e a versatilidade do processo.Outros métodos:
- Ablação por laser: Esta técnica utiliza um laser de alta potência para vaporizar um alvo de grafite, produzindo CNTs na fase gasosa, que são depois recolhidos. É particularmente útil para produzir CNTs de alta qualidade e de parede simples, mas é menos escalável e consome mais energia do que a CVD.
- Descarga de arco: Este método envolve a utilização de um arco elétrico entre dois eléctrodos de grafite numa atmosfera inerte para gerar CNTs. Embora eficaz, é também menos controlável e escalável do que a CVD.
Matérias-primas verdes e resíduos: Os métodos emergentes centram-se na utilização de materiais amigos do ambiente ou de resíduos como fontes de carbono. Por exemplo, o dióxido de carbono capturado por eletrólise em sais fundidos e a pirólise do metano estão a ser explorados para produzir CNTs com um impacto ambiental reduzido.
Desafios e considerações:
