1. Методы получения нанотрубки содержащей сажи

Нанотрубки содержащую сажу получают в электрической дуге и пиролизом углеродсодержащих газов (CVD-метод). СVD-метод получения нанотрубок основан на разложении углеводородов в присутствии катализатора. В качестве рабочего газа может выступать метан, пропан-бутановая смесь, другие углеводороды. Рост углеродных нанотрубок на катализаторе происходит при 600-700С. При нагревании и охлаждении рабочей камеры рабочий объем продувают инертным газом (аргоном) для удаления примесей. Пример катализатора – NiMgO. Катализатор помещают на специальные подложки. На них растут углеродные нанотрубки. Частички катализатора могут быть вверху и внизу растущих углеродных нанотрубок. Диаметр углеродных нанотрубок зависит от размера частиц катализатора.

Однослойные и многослойные нанотрубки получают также испарением графита лазерным или сфокусированным солнечным излучением. Но эти методы являются низкоэффективными.

2. Очистка нанотрубок

Нанотрубки окисляются медленнее, чем аморфный углерод. На этом основаны методы очистки углеродных нанотрубок. Пример метода очистки углеродных нанотрубок. Сажа, содержащая нанотрубки, окисляется в HNO3 (69-71 вес%). Температура – 115С. Время окисления варьируется в зависимости от процентного содержания нанотрубок в саже. Для повышения эффективности процесса используется ультразвуковая обработка. Далее образцы обрабатываются в дистиллированной воде для удаления HNO3 (до нейтральной рН=1). Затем образцы высушиваются в течение 12 часов при 125С. Для очистки нанотрубок помимо азотной кислоты используется гидрохлоридная газовая смесь, изопропиловый алкоголь. Содержание углеродных нанотрубок в саже контролируется с помощью TEM (рис.1), SEM, Raman-spectroscopy, TGA-метода.

Рис.1 ТЕМ-изображение многослойной углеродной нанотрубки

3. Свойства углеродных нанотрубок

Основные свойства нанотрубок

Типы нанотрубок	Однослойные, многослойные, с закрытыми и открытыми концами
Расстояние между слоями в многослойной нанотрубке, нм	0.34
Виды нанотрубок	Кресельные, зигзагообразные, хиральные
Диаметр нанотрубок, нм	1-100
Длина нанотрубок	До нескольких микрометров
Проводимость углеродных нанотрубок	Полупроводниковая, металлическая в зависимости от структуры, 5.1∙10-6– 0.8 Ом∙см
Ширина запрещенной зоны полупроводниковых нанотрубок, эВ	0.1-0.3
Модуль упругости нанотрубок, ТПа	1 (в 5 раз выше, чем для стали)
Сопротивление на разрыв, ГПа	60 (в десять раз выше, чем для стали)
Связки нанотрубок	До нескольких сотен гексагонально упакованных нанотрубок
Капиллярные свойства	Проявляются только с теми жидкостями, которые имеют поверхностное натяжение не более 200m∙Hm-1
Эмиссионные свойства нанотрубок (работа выхода электронов из нанотрубок, эВ)	1-5
Магнитные свойства нанотрубок	Диамагнетики с большой отрицательной магнитной восприимчивостью
Удельная поверхность материала из нанотрубок, м2/г	До 600
Относительное упругое удлинение однослойных углеродных нанотрубок, %	16

Два фактора – диаметр нанотрубки и ее хиральность (направление скручивания) определяют характер симметрии нанотрубки. Хиральность определяет структуру нанотрубки и ее электронные свойства.