RU2471706C1 - Device for producing arrays of carbon nanotubes on metal substrates - Google Patents
Device for producing arrays of carbon nanotubes on metal substrates Download PDFInfo
- Publication number
- RU2471706C1 RU2471706C1 RU2011123302/05A RU2011123302A RU2471706C1 RU 2471706 C1 RU2471706 C1 RU 2471706C1 RU 2011123302/05 A RU2011123302/05 A RU 2011123302/05A RU 2011123302 A RU2011123302 A RU 2011123302A RU 2471706 C1 RU2471706 C1 RU 2471706C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon nanotubes
- graphite
- arrays
- electrodes
- rods
- Prior art date
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 36
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000003491 array Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 8
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 16
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 6
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 7
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 3
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001241 arc-discharge method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002717 carbon nanostructure Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области получения углеродных наноструктур, а именно массивов углеродных нанотрубок на металлических подложках.The invention relates to the field of production of carbon nanostructures, namely arrays of carbon nanotubes on metal substrates.
Массивы углеродных нанотрубок (УНТ) получают, как правило, на неметаллических (диэлектрических) подложках. Однако, с развитием нанотехнологий, возникают задачи, требующие приготовления токопроводящих массивов УНТ на токопроводящих, в частности, металлических подложках.Arrays of carbon nanotubes (CNTs) are obtained, as a rule, on non-metallic (dielectric) substrates. However, with the development of nanotechnology, problems arise that require the preparation of conductive CNT arrays on conductive, in particular, metal substrates.
Известно устройство для получения углеродных нанотрубок методом дугового разряда, состоящее из двух электродов, расположенных соосно и перемещаемых навстречу друг другу водоохлаждаемыми штоками, снабженное скользящими графитовыми токоподводами, выполненными в виде колец, в которых установлены графитовые электроды, электроизолированные от штоков [1] - прототип. В этом устройстве осаждение УНТ проводится на графитовый диск (катод), который можно рассматривать как токопроводящую подложку. Основным недостатком устройства является невозможность получения упорядоченного массива УНТ - способ предназначен для получения твердого катодного осадка, содержащего в сердцевине многостенные углеродные нанотрубки. Кроме того, устройство-прототип не позволяет осаждать УНТ на металлические подложки.A device for producing carbon nanotubes by the arc discharge method is known, consisting of two electrodes located coaxially and moved towards each other by water-cooled rods, equipped with sliding graphite current leads made in the form of rings in which graphite electrodes are installed that are electrically insulated from rods [1] - prototype. In this device, the deposition of CNTs is carried out on a graphite disk (cathode), which can be considered as a conductive substrate. The main disadvantage of the device is the impossibility of obtaining an ordered array of CNTs - the method is intended to produce a solid cathode deposit containing multi-walled carbon nanotubes in the core. In addition, the prototype device does not allow the deposition of CNTs on metal substrates.
Задачей предлагаемого устройства является получение упорядоченных массивов углеродных нанотрубок на металлических подложках.The objective of the proposed device is to obtain ordered arrays of carbon nanotubes on metal substrates.
Эта задача решается в предлагаемом устройстве для получения массивов углеродных нанотрубок на металлических подложках, состоящем из двух электродов, расположенных соосно и перемещаемых навстречу друг другу водоохлаждаемыми штоками, и снабженном скользящими графитовыми токоподводами, выполненными в виде колец, в которых установлены графитовые электроды, электроизолированные от штоков, за счет того, что на катоде установлены сменные вставки из электротехнической нелегированной стали, являющиеся подложками для осаждения упорядоченных массивов углеродных нанотрубок, закрепленные графитовыми винтами.This problem is solved in the proposed device for producing arrays of carbon nanotubes on metal substrates, consisting of two electrodes arranged coaxially and moved towards each other by water-cooled rods, and equipped with sliding graphite current leads made in the form of rings in which graphite electrodes insulated from rods are installed due to the fact that replaceable inserts made of non-alloyed electrical steel are installed on the cathode, which are ordered substrates for deposition x carbon nanotube arrays fastened with graphite screws.
Такое устройство позволяет получать упорядоченные массивы углеродных нанотрубок на подложках из электротехнической нелегированной стали. Эти структуры являются токопроводящими.Such a device allows one to obtain ordered arrays of carbon nanotubes on substrates of electrotechnical unalloyed steel. These structures are conductive.
Устройство (Фиг.1) состоит из: 1 - катод; 2 - сменные вставки из электротехнической нелегированной стали; 3 - графитовый винт для крепления сменных вставок из электротехнической нелегированной стали к катоду; 4 - гайка; 5 - винт крепления катода к графитовой стойке 6, соединяющей катод с токовводом в соответствии с конструкцией-прототипом; 7, 8 - электроды; 9, 10 - водоохлаждаемые штоки; 11, 12 - скользящие графитовые токоподводы.The device (Figure 1) consists of: 1 - cathode; 2 - replaceable inserts from electrical unalloyed steel; 3 - graphite screw for attaching removable inserts of electrical alloy steel to the cathode; 4 - a nut; 5 - screw attaching the cathode to the graphite rack 6, connecting the cathode with the current lead in accordance with the design of the prototype; 7, 8 - electrodes; 9, 10 - water-cooled rods; 11, 12 - sliding graphite current leads.
Устройство работает следующим образом. Сменные вставки из электротехнической нелегированной стали 2 закрепляются с помощью гайки 4 и винта 3 на электроде 7, соединенном при помощи скользящего графитового токоподвода 11 с катодом 1, который крепится к графитовой стойке 6 винтом 5. Затем в рабочей атмосфере инертного газа между катодом и анодом подается разность потенциалов, после чего электрическая цепь замыкается накоротко перемещением электродов навстречу друг другу с последующим размыканием и возникновением электрической дуги в зазоре между катодом и анодом. Вследствие высокой температуры дугового разряда анод испаряется, и углеродный пар конденсируется на винте крепления сменных вставок (3 на фиг.1) в виде твердого осадка в форме цилиндрического стержня, а на сменных вставках из электротехнической нелегированной стали - в виде вертикально упорядоченных массивов, состоящих из пучков углеродных нанотрубок.The device operates as follows. Replaceable inserts made of unalloyed
На Фиг.2 показаны три сменные вставки из электротехнической нелегированной стали после осаждения на них упорядоченных массивов УНТ.Figure 2 shows three interchangeable inserts of unalloyed electrical steel after deposition of ordered CNT arrays on them.
На Фиг.3 крупным планом показана одна вставка с осажденным упорядоченным массивом УНТ.Figure 3 is a close-up showing one insert with a besieged ordered array of CNTs.
На Фиг.4 показан упорядоченный массив пучков углеродных нанотрубок, осажденный на подложку из электротехнической нелегированной стали. Изображение получено при помощи сканирующего электронного микроскопа.Figure 4 shows an ordered array of carbon nanotube bundles deposited on a substrate of electrotechnical unalloyed steel. The image was obtained using a scanning electron microscope.
На Фиг.5 показаны углеродные нанотрубки, выделенные из отдельного пучка. Изображение получено при помощи просвечивающего электронного микроскопа.Figure 5 shows carbon nanotubes isolated from a separate beam. The image was obtained using a transmission electron microscope.
Сменные вставки, используемые в качестве подложек, изготавливаются из электротехнической нелегированной стали марок 10832, 10848, 10860, 10880 или 10895. Такие стали имеют высокое содержание железа, являющегося катализатором образования углеродных нанотрубок. Это способствует осаждению плотных упорядоченных массивов УНТ на подложки. При этом электротехнические стали имеют хорошую электропроводность, вследствие чего получаемые структуры «подложка - массив УНТ» являются токопроводящими. Следует отметить, что применение нелегированных сталей также целесообразно с экономической точки зрения, так как эти материалы имеют низкую стоимость.Replaceable inserts used as substrates are made of non-alloyed electrical steel grades 10832, 10848, 10860, 10880 or 10895. Such steels have a high iron content, which is the catalyst for the formation of carbon nanotubes. This contributes to the deposition of dense ordered arrays of CNTs on substrates. Moreover, electrical steels have good electrical conductivity, as a result of which the resulting "substrate - CNT array" structures are conductive. It should be noted that the use of unalloyed steels is also advisable from an economic point of view, since these materials have a low cost.
Источник информацииThe source of information
1. Патент РФ на изобретение №2220905, С01В 31/02, Устройство для получения углеродных нанотрубок методом дугового разряда, 2004.1. RF patent for the invention No. 2220905, СВВ 31/02, Device for producing carbon nanotubes by the method of arc discharge, 2004.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011123302/05A RU2471706C1 (en) | 2011-06-09 | 2011-06-09 | Device for producing arrays of carbon nanotubes on metal substrates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011123302/05A RU2471706C1 (en) | 2011-06-09 | 2011-06-09 | Device for producing arrays of carbon nanotubes on metal substrates |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011123302A RU2011123302A (en) | 2012-12-20 |
| RU2471706C1 true RU2471706C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=48806010
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011123302/05A RU2471706C1 (en) | 2011-06-09 | 2011-06-09 | Device for producing arrays of carbon nanotubes on metal substrates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2471706C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572245C1 (en) * | 2014-10-22 | 2016-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Cold cathode |
| RU2601335C1 (en) * | 2015-07-06 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Method for application of arrays of carbon nanotubes on metal substrates |
| RU2714350C2 (en) * | 2017-12-26 | 2020-02-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) | Method of producing ordered array of carbon nanotubes using coordinator molecules, developing secondary porosity in obtained supramolecular structures and material obtained using said method |
| RU2717526C1 (en) * | 2019-10-29 | 2020-03-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Cold cathode manufacturing method |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2220905C2 (en) * | 2002-02-13 | 2004-01-10 | Институт физики твердого тела РАН | Device for production of carbon nanopipes using a method of arc-discharge |
| EP1418157A2 (en) * | 2002-11-06 | 2004-05-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Manufacturing apparatus and method for carbon nanotube |
| WO2005106086A1 (en) * | 2004-05-05 | 2005-11-10 | N Tec As | Production of carbon nanotubes |
| RU2337061C1 (en) * | 2007-01-22 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ВГТА) | Method of carbon nanotube production and device for its implementation |
| RU2008105565A (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая акад | METHOD FOR PRODUCING CARBON NANOTUBES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
-
2011
- 2011-06-09 RU RU2011123302/05A patent/RU2471706C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2220905C2 (en) * | 2002-02-13 | 2004-01-10 | Институт физики твердого тела РАН | Device for production of carbon nanopipes using a method of arc-discharge |
| EP1418157A2 (en) * | 2002-11-06 | 2004-05-12 | Fuji Xerox Co., Ltd. | Manufacturing apparatus and method for carbon nanotube |
| WO2005106086A1 (en) * | 2004-05-05 | 2005-11-10 | N Tec As | Production of carbon nanotubes |
| RU2337061C1 (en) * | 2007-01-22 | 2008-10-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая академия (ВГТА) | Method of carbon nanotube production and device for its implementation |
| RU2008105565A (en) * | 2008-02-13 | 2009-08-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежская государственная технологическая акад | METHOD FOR PRODUCING CARBON NANOTUBES AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2572245C1 (en) * | 2014-10-22 | 2016-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Cold cathode |
| RU2601335C1 (en) * | 2015-07-06 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Method for application of arrays of carbon nanotubes on metal substrates |
| RU2714350C2 (en) * | 2017-12-26 | 2020-02-14 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина РАН (ИФХЭ РАН) | Method of producing ordered array of carbon nanotubes using coordinator molecules, developing secondary porosity in obtained supramolecular structures and material obtained using said method |
| RU2717526C1 (en) * | 2019-10-29 | 2020-03-23 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики твердого тела Российской академии наук (ИФТТ РАН) | Cold cathode manufacturing method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011123302A (en) | 2012-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Karmakar et al. | A novel approach towards selective bulk synthesis of few-layer graphenes in an electric arc | |
| RU2471706C1 (en) | Device for producing arrays of carbon nanotubes on metal substrates | |
| Zanin et al. | Field emission from hybrid diamond-like carbon and carbon nanotube composite structures | |
| KR101667841B1 (en) | Method for growing graphene nanowall by using an electric field control techniques of a plasma chemical vapor deposition process | |
| Mohammad et al. | Carbon nanotubes synthesis via arc discharge with a yttria catalyst | |
| Agrawal et al. | High-performance stable field emission with ultralow turn on voltage from rGO conformal coated TiO2 nanotubes 3D arrays | |
| Ahmad et al. | Gas phase synthesis of metallic and bimetallic catalyst nanoparticles by rod-to-tube type spark discharge generator | |
| Keidar et al. | Mechanism of carbon nanostructure synthesis in arc plasma | |
| Sundaram et al. | The influence of Cu electrodeposition parameters on fabricating structurally uniform CNT-Cu composite wires | |
| Sagara et al. | Growth of linear Ni-filled carbon nanotubes by local arc discharge in liquid ethanol | |
| Bjerglund et al. | Efficient graphene production by combined bipolar electrochemical intercalation and high-shear exfoliation | |
| Okada et al. | Conversion of toluene into carbon nanotubes using arc discharge plasmas in solution | |
| Jha et al. | Curvature aided efficient axial field emission from carbon nanofiber–reduced graphene oxide superstructures on tungsten wire substrate | |
| Xu et al. | In situ, controlled and reproducible attachment of carbon nanotubes onto conductive AFM tips | |
| Raza et al. | Study the electron field emission properties of silver nanoparticles decorated carbon nanotubes-based cold-cathode field emitters via post-plasma treatment | |
| JP4133655B2 (en) | Method for producing nanocarbon material and method for producing wiring structure | |
| Liu et al. | Ion emission properties of indium nanowires grown on anodic aluminum oxide template | |
| Karmakar et al. | A new approach towards improving the quality and yield of arc-generated carbon nanotubes | |
| Sano et al. | Fabrication of carbon nanotube film directly grown on conductive stainless steel film and application to dielectrophoretic nanoparticle capture | |
| Nakahara et al. | Carbon nanotube electron source for field emission scanning electron microscopy | |
| Li et al. | Structural changes of carbon nanotubes in their macroscopic films and fibers by electric sparking processing | |
| EP2102099B1 (en) | Method for obtaining carbon material by short circuit electric current | |
| JP5142266B2 (en) | Single-walled carbon nanotube manufacturing apparatus and manufacturing method | |
| Vittori Antisari et al. | Carbon nanostructures produced by an AC arc discharge | |
| Bagiante et al. | Role of the growth parameters on the structural order of MWCNTs produced by arc discharge in liquid nitrogen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170610 |