تالیزورهایی مانند کبالت یا نیکل، به نانو لوله‌های بلندتری با لایه‌های اتمی کمتری می‌رسیم. بازده این روش عموماً بالاست. نانو لوله‌های حاصل از این روش کاملاً کریستالی هستند اما شاید خلوص آنها راضی کننده نباشد، در ضمن هزینه‌ی بالایی نیز دارد.[12]
1-6-4-2- رسوب‌گیری بخار شیمیایی (CVD)30
در این روش محفظه‌ای با یک گرم کننده داریم تا کنترل دمایی برای ما میسر باشد. برای تولید نانو لوله پیش ماده آلی فلزی را وارد سیستم می‌کنیم. این پیش ماده‌ها در دمای اتاق مایع هستند و عموماً از طریق عبور از میان یک مایع به فاز بخار می‌روند. به محض این‌که بخار پیش ماده وارد محفظه‌ی گرم شود در دمای بالا تخریب شده و اتم مورد نظر را آزاد می‌کند که به تولید نانو ذرات می‌انجامد و با رشد به نانو لوله تبدیل می‌شوند. در این روش کنترل بسیار مناسبی در اندازه‌ی ذرات و سنتز داریم به همین دلیل پرکاربردترین روش می‌باشد.
لوری31 برای اولین‌بار از این روش برای تولید نانو لوله بورون نیترید استفاده نمود.[17] او از بورازین32 به عنوان پیش ماده و از Co، Ni، NiB و Ni2N به عنوان کاتالیزور فعال کننده استفاده نمود. دمایی که نانو لوله در آن رشد کرد تقریباً1100-1000 بود. برای بالا بردن خلوص نانو لوله تولید شده از روش CVD با ترکیبی از بور و اکسید فلزی به عنوان واکنش دهنده استفاده می‌شود.[12] به این ترتیب، پودر بور و اکسید فلزی از نانو لوله بورون نیترید در حال رشد جدا می‌شود. این مخلوط فلزی، هر اکسید فلزی می‌تواند باشد اما مخلوط MgO و FeO یا MgO و SnO ایده‌آل می‌باشد. با این روش نانو لوله‌هایی در حد چند گرم تولید می‌شود.[18]
1-6-4-3- تخلیه قوس الکتریکی33
این روش ساده‌ترین روش تولید می‌باشد. در این روش محفظه‌ای داریم که خلاء تقریبی دارد. درون محفظه دو الکترود از جنس نانو لوله مدنظر برای ساخت وجود دارد که به منبع با ولتاژ بالا متصل هستند. این منبع با ایجاد جرقه باعث بخارشدن الکترود مورد نظر شده و اتم‌های بخار شده تشکیل نانو لوله را می‌دهند. این روش علی‌رغم سادگی به دلیل حجم کم تولید و عدم کنترل مناسب، کاربرد چندانی ندارد.
نانو لوله بورون نیترید، برای اولین بار با تخلیه قوس الکتریکی بین الکترود خنک شده مس و بورون نیترید پر شده با تنگستن به‌دست آمد.[19] این نانو لوله از نوع چند دیواره با قطر تقریبی 3-1 نانومتر بود. چون مواد بورون نیتریدی عایق هستند، به همین دلیل برای استفاده به عنوان الکترود مناسب نیستند و امروز ترکیبات هادی بورونی مثل و یا به عنوان الکترود استفاده می‌شوند. از گاز N2 به عنوان گاز بی‌اثر و منبع نیتروژن استفاده می‌شود. نانولوله بورون نیتریدی حاصل از این روش به دلیل رشد در دمای بالا و حدود k 3000 به خوبی کریستالی شده‌اند.[20 و 21 و 22]
1-6-4-4- اتوکلاو34
نانو لوله‌های حاصل از این روش، کاملاً کریستال نیستند. در این روش مخلوطی از و دو ماده و و پودر منیزیم در اتوکلاو در دمای600 به مدت 60-20 ساعت حرارت داده می‌شوند.[23] در نتیجه نانو لوله بورون نیتریدی با قطر 300-30 نانومتر و طول تقریبی 6 میکرومتر به‌دست آمد. نانو لوله‌های حاصل از این روش دیواره‌های نازک و فضای درونی بزرگتری دارند. به جای پودر منیزیم که نقش کاتالیزور در رشد نانو لوله بورون نیترید دارد، می‌توان از آهن یا کبالت نیز استفاده نمود. منبع بور، عنصر بور یا و منبع نیتروژن و یا می‌باشد.[24 و 25]
1-6-5- مقایسه‌ی خواص نانو لوله بورون نیترید با نانو لوله‌ی کربنی
بورون نیترید یک ترکیب دوتایی حاصل از عناصر گروه‌های 3 و 5 جدول تناوبی برای رسیدن به ساختاری با خواص معین است. سیستم بورون نیترید بیش از آنکه مشابه ترکیبی حاصل از دو گروه باشد، مشابه سیستم کربنی نظیر خود است.
شکل (1-5) نانو لوله کربنی و نانو لوله بورون نیترید

جدول زیر خواص دو نانو لوله را با هم مقایسه می‌کند.[8 و 26 و 28]
جدول (1-1) ویژگی‌های نانو لوله بورون نیترید در مقایسه با نانو لوله کربنی

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

پایداری حرارتیهدایت گرمایی در دمای اتاق برحسب (W/mK)لومیسنانسساختار الکترونیکیپیوندنانو
لولهوابسته به نمونه متغیر بین C? 500 و C?700تئوری 6000~
تجربی برای
تجربی برای
تجربی برای مادون قرمز با طول موج برابر فلزی یا نیمه‌هادی، وابسته به کایرالیتهپیوند کووالانسی طول پیوند=
463/1-40/1کربنیدر مجاورت هوا تا 900تئوری
تئوری
تجربی در بنفش یا فرابنفش با طول موج برابر شکاف پیوندی برابر مستقل از کایرالیتهپیوند کووالانسی با ویژگی یونی طول پیوند برابر
454/1-436/1بورون نیترید
1-6-5-1- الکترونگاتیویته35
نانو لوله بورون نیترید در مقایسه با نانو لوله کربنی ایزوالکترون‌تر است. اما به دلایل اختلاف موجود در الکترونگاتیویته اتم‌های B و N دارای ممان دو قطبی می‌باشد. پیوند B-N قطبی تر از C-C است و این می‌تواند ویژگی‌های مولکولی و الکتریکی حالت جامد مثل ویژگی‌های نوری را با توجه به مسأله اوربیتال تحت تأثیر قرار دهد.[12]
1-6-5-2- شکل ظاهری36
همان‌گونه که در شکل (1-5) نشان داده شده است، تفاوت عمده این دو نانو لوله در شکل ظاهری آنهاست. نانو لوله بورون نیترید سفید خالص و یا سفید مایل به زرد است. در حالی‌که نانو لوله عموماً سیاه است[12].

شکل (1-6) شکل ظاهری نانو لوله کربنی (a) و نانو لوله بورون نیترید (b)
1-6-5-3- رسانایی37 و لومیسانس38
شکاف پیوندی مربوط به نانو لوله بورون نیترید بین ev(6-5) است که باعث می‌شود این نانو لوله عایق بسیار مناسبی باشد[29 و 30 و 31] در حالی که نانو لوله کربنی یک هادی و نهایتاً یک نیمه هادی است[32] که این مسأله ناشی از شکاف پیوندی کمی است که در ساختار آن وجود دارد. این اختلاف در مورد خصلت و ساختار الکترونیکی، منجر به تفاوت این دو نانو لوله در نشر لومینسانس خواهد شد، به این صورت که نانو لوله بورون نیترید بر اثر القای الکترونی و یا القای فوتونی نور بنفش یا فرابنفش منتشر می‌کند در حالی که نانو لوله کربنی نور مادون قرمز نشر خواهد کرد.[33 و 34 و 35]
1-6-5-4- خواص مکانیکی و حرارتی39
هر دو نانو لوله از نظر خواص مکانیکی بسیار عالی هستند و گاهی نانو لوله بورون نیترید بهتر از کربنی نیز هست. دلیل این مسأله را می‌توان به دمای بالای سنتز آن و کریستالیزاسیون بهتر نانو لوله بورون نیترید مربوط کرد.[12] با توجه به ویژگی‌های حرارتی، محاسبات نشان می‌دهند که نانو لوله‌های کربنی به طرز حیرت‌آوری هادی گرما هستند (W/mK 6000).[36] در مورد نانو لوله بورون نیترید دو مقدار گزارش شده است که یکی بیش از نانو لوله‌های کربنی[37] و دیگری کمتر از آن و در حدود (W/mK 1000) است. در ضمن در مورد پایداری در برابر گرما و اکسیداسیون نانو لوله‌های بورون نیترید بسیار مناسب‌تر هستند.[12]
1-6-5-5- کاربرد40
در برخی موارد می‌توان از هردوی این نانو لوله‌ها استفاده نمود. برای مثال در تقویت مکانیکی یا بهبود هدایت گرمایی مخلوط مواد. در برخی از کاربردها به دلیل تفاوت‌های این دو نانو لوله، آنها را در موارد عکس هم به کار می‌گیرند. برای مثال نانو لوله بورون نیترید می‌تواند نقش عایق الکتریکی را ایفا کند در حالی که نانو لوله‌های کربنی رسانا هستند و در اثر این خواص آنها را به ترتیب می‌توان به عنوان عایق کننده یا محتوای مواد عایق و بهبود هدایت الکتریکی پلی‌مرها به کار برد. در برخی موارد هم هر دو را هم زمان به کار می‌برند. مثل دستگاه‌های برقی که در طول موج‌های متفاوت ممکن است نانو لوله‌های متفاوتی فعال باشند.[12]
1-6-6- کاربردهای نانو لوله بورون نیترید
1-6-6-1- ذخیره هیدروژن41
یکی از کاربردهای اصلی این نانو لوله‌ها، ذخیره هیدروژن می‌باشد. مطالعات مختلفی با نانو لوله‌های مختلف در این زمینه انجام شده که نتایج متناقض از آنها حاصل شده است. برخی از گزارش‌ها حاکی از این می‌باشد که این نانو لوله‌ها در زمینه‌ی جذب فیزیکی و یا شیمیایی هیدروژن نمی‌تواند از نظر انرژی کاندید مناسبی باشد اما برخی دیگر اثبات کرده‌اند که ظرفیت جذبی هیدروژن مربوط به نانو لوله‌های بورون نیترید در مقایسه با نانو لوله‌های کربنی بسیار بهتر و بیشتر است. [38]
1-6-6-2- نانو پرکننده در کامپوزیت‌ها42
در کنار جذب هیدروژن، این نانو لوله‌ها به عنوان نانو پرکننده‌های کامپوزیت‌ها به کار می‌روند. ویژگی‌های منحصر به فرد این نانو لوله‌ها مانند مدول الاستیکی43 بالا و نیز هدایت گرمایی44 بالا، باعث شده است که این نانو لوله‌ها به عنوان گزینه‌های مطرح به‌عنوان پر کننده‌های مواد کامپوزیتی باشند تا به توان مکانیکی45 بالا، هدایت گرمایی بالا و ظرفیت اتلاف حرارتی کم46 در مخلوط مورد نظر خود برسیم.[36 و 39] جدول زیر بهبود هدایت گرمایی کامپوزیت‌ها را در حضور نانو لوله‌های بورون نیترید نشان می‌دهد.
جدول (1-2) بهبود هدایت گرمایی کامپوزیت‌های پلی مری نانو لوله‌های بورون نیترید
ضریب بهبودپلی مر با پرکننده بورون نیترید(W/mk) پلی‌مر خالصدرصد وزنی BNNTپلی‌مر5/708/0?81/103/0?24/018پلی وینیل بویترال1/2021/0?61/301/0?18/035پلی استایرن1/2126/0?16/303/0?15/024پلی‌متیل متا اکریلات7/1405/0?5/204/0?17/037پلی اتیلن وینیل الکل1-6-6-3- سازگاری با بافت زنده47 و کاربرد آن
برای مواد نانو، زیست سازگاری مهم‌تر از تمام