I nanotubi di carbonio (CNT) possono sostenere temperature fino a circa 500°C in aria prima di iniziare a ossidarsi e degradarsi. Questa soglia di temperatura è fondamentale per la preparazione e l'applicazione dei CNT, soprattutto in ambienti in cui l'esposizione all'aria è inevitabile.
Spiegazione dettagliata:
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Ossidazione di grafite e CNT:
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La grafite, il materiale da cui derivano i CNT, è sensibile all'ossigeno e inizia a ossidarsi quando viene esposta all'aria a temperature intorno ai 500°C (932°F). Questo processo di ossidazione può portare a una rapida perdita di massa, fino all'1% al giorno in determinate condizioni. L'esposizione continua a temperature elevate in aria provoca la perdita di spessore del materiale e, infine, il suo cedimento strutturale. Questa caratteristica della grafite influisce direttamente sulla stabilità e sulla longevità delle CNT quando vengono esposte a condizioni simili.Temperature e ambienti operativi:
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Le temperature operative della grafite, e di conseguenza delle CNT, possono essere significativamente più elevate in ambienti controllati con livelli ridotti di ossigeno o sotto vuoto. Ad esempio, la grafite può essere utilizzata fino a 2450°C (4442°F) a pressioni fino a 10-2 torr e fino a 2150°C (3902°F) a 10-4 torr. Queste condizioni non sono tipiche della maggior parte delle applicazioni pratiche delle CNT in aria, ma evidenziano il potenziale per operazioni a temperature più elevate in condizioni controllate.
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Tecniche di preparazione e controllo della temperatura:
La preparazione dei CNT spesso prevede tecniche come la deposizione di vapore chimico potenziata al plasma (PECVD), che può ridurre le temperature del substrato necessarie per la crescita di CNT di alta qualità. Tradizionalmente erano necessarie temperature superiori a 800°C, ma i progressi della PECVD hanno consentito la crescita di CNT a temperature di soli 120°C. Questa riduzione della temperatura non solo riduce i vincoli sui materiali e sui substrati utilizzabili, ma contribuisce anche a mantenere l'integrità dei CNT evitando la zona di ossidazione ad alta temperatura.
Implicazioni per le applicazioni:
