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 la fabrication de nanotubes

Annexe au chapitre nanotechnologies de prospectic-2008

 

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Pour produire des nanotubes [1] (on parle de synthèse), il existe deux grandes techniques : la synthèse à haute température et la synthèse en phase gazeuse à température moyenne.

La synthèse à haute température permet de produire principalement des nanotubes monofeuillets (, Single walled nanotubes) bien adaptés pour réaliser des composants pour leurs caractéristiques semiconductrices. Il s’agit de faire évaporer dans une atmosphère de gaz rare du carbone (souvent sous la forme de graphite) dans des conditions de température et de pression élevées. Il existe plusieurs façons de réaliser cette opération :
 Historiquement, les premiers nanotubes ont été réalisés grâce à un arc électrique entre deux électrodes de graphite : le graphite se consume sur l’anode, forme un plasma qui peut atteindre 6000 °C et se condense sur la cathode sous forme d’un dépôt qui contient des nanotubes. Ce procédé peu coûteux ne produit que de petites quantités et ne permet que peu de contrôle sur le résultat.

  • Un laser de forte énergie sur une cible de graphite permet de baisser la température de réaction à 1200 °C. Il s’agit d’un procédé plus coûteux mais plus facile à contrôler.
  • Un four solaire permet également d’atteindre la température de vaporisation du graphite et permet de synthétiser en moyenne entre 0,1g à 1g de nanotubes.
Pour récupérer les nanotubes dans l’amas de carbone obtenu, on les disperse dans une solution aqueuse (les nanotubes sont hydrophobes). Ils s’agrègent alors en fins rubans.

La synthèse en phase gazeuse (, Chemical Vapour Deposition) produit des nanotubes multifeuillets (MWNT, Multiwalled Nanotubes), particulièrement résistants, car constitués de cylindres concentriques (« poupées russes ») ou enroulé sur lui-même d’un seul feuillet (« parchemin ») [2].

Une source de carbone liquide contenant un précurseur métallique est vaporisée en fines gouttelettes et placée dans un four dont la température est comprise entre 750 et 900 °C. Les nanotubes poussent alors verticalement sur les parois en verre ou sur une plaque de silicium, formant une forêt dense. Les nanotubes sont ensuite recuits pour éliminer les défauts et les impuretés restants.


Notes :
[1] Nanotube – Wikipédia : http://fr.wikipedia.org/wiki/Nanotube
[2] Ce procédé peut également produire un mélange indissociable de nanotubes monofeuillets ou multifeuillets qui ne peuvent pas être utilisés pour en extraire uniquement des nanotubes monofeuillets.

Le livre Prospectic, nouvelles technologies, nouvelles pensées (FYP éditions 2008)


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