O catalisador para o crescimento dos CNT é um metal, normalmente um metal de transição como o níquel.
Este catalisador metálico é depositado num substrato.
No estudo referido de Hofmann et al. (2003), tratava-se de uma camada de níquel de 6 nm sobre silício.
O catalisador desempenha um papel crucial no processo de deposição química de vapor (CVD).
Especialmente no caso da CVD com plasma (PECVD), facilita a decomposição do gás hidrocarboneto (por exemplo, acetileno) e o subsequente crescimento de nanotubos de carbono.
O catalisador metálico inicia o crescimento de CNTs decompondo o gás hidrocarboneto em átomos de carbono que podem então formar os nanotubos.
As partículas do catalisador (agregação, segregação ou migração) são influenciadas por vários factores, incluindo a química do plasma, os efeitos do campo elétrico e a química da superfície.
O tamanho e a densidade das partículas do catalisador podem afetar significativamente o diâmetro e a densidade dos CNT.
No processo PECVD, o catalisador não só promove a decomposição do gás hidrocarboneto como também controla a nucleação e o crescimento dos CNT.
A eficácia do catalisador pode ser influenciada pelo seu pré-tratamento, pela natureza do substrato e pela presença de qualquer subcamada metálica ou barreira de difusão.
Por exemplo, no estudo de Hofmann et al., a utilização de um catalisador de níquel permitiu o crescimento de nanofibras alinhadas verticalmente a temperaturas relativamente baixas (120°C).
Isto é significativamente mais baixo do que as temperaturas normalmente necessárias para o crescimento de CNT.
Além disso, o papel do catalisador estende-se à otimização do processo de crescimento.
Parâmetros como a natureza da matéria-prima, o caudal, a pressão e a temperatura do substrato são críticos.
Estes parâmetros podem ser ajustados para controlar o tempo de residência, o que, por sua vez, afecta a acumulação da fonte de carbono e a taxa de crescimento dos CNT.
Em resumo, o catalisador para o crescimento de CNT no contexto da CVD e PECVD é um metal, normalmente um metal de transição como o níquel, que é depositado num substrato.
Este catalisador é essencial para a decomposição do gás hidrocarboneto e o subsequente crescimento dos nanotubos de carbono.
A sua eficácia é influenciada por vários parâmetros do processo e pela sua interação com o ambiente de plasma.
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