多層カーボンナノチューブ(MWCNT)の合成
| Uploaded: July 03, 2014 Multi-walled Carbon Nanotube Synthesis by Torch Arc Method |
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| �� | 従来の二つのグラファイト（黒鉛）電極間の低圧アーク放電法（陽極蒸発法，陽極昇華法）において，雰囲気ガスが酸素（O2）や窒素（N2）でもMWCNTを合成できる。 |
| �� | 従来の低圧アーク放電法（陽極蒸発法，陽極昇華法）において，Ｎｉ-Ｙを混合したグラファイトを陽極に用いると，陽極表面上にMWCNTが合成される。 |
| �� | 溶接用TIGアークは，トーチ電極が陰極で，被溶接物（通常，金属）が陽極である。 |
従って，『大気中でもナノチューブの合成が可能である，TIGトーチが利用できる』，と判断したわけです。
トーチアーク（TIG溶接用アークトーチ様装置を用いて発生させたアーク放電）法による装置構成，実際の実験装置の写真，およびアーク放電の様相を次に示します。
| MWCNT用トーチアーク法の構成 | トーチアーク装置 | 放電風景 | ||
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● 実験方法
TIG溶接アークトーチを用い，純黒鉛基板あるいはNi/Y入り黒鉛基板に向かって，アーク放電を発生させます。
● 実験結果
次の図に実験結果を示します。この結果から次のことがわかりました。
�� 直流（DC）アークで，純黒鉛基板では，MWCNTはほとんどできない。
�� 直流（DC）アークで，Ni/Y入り黒鉛基板を使うと，MWCNTが結構できる。
�� 交流（AC）アークの場合，純黒鉛基板上に，MWCNTが結構できる。
�� 交流（AC）アークでも，Ni/Y入り黒鉛基板を使うと，MWCNTの生成量が少なくなる。
| 直流（DC）アーク放電 | 交流(AC)アーク放電 | |||
| 純黒鉛基板 | Ni/Y入り黒鉛基板 | 純黒鉛基板 | Ni/Y入り黒鉛基板 | |
| 基板上の放電痕 |  |
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| 低倍率SEM写真 |  |
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| 高倍率SEM写真 |  |
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● 考察
交流アークで，純黒鉛基板表面に結構な量のMWCNTが合成されるのは，実は，交流アークの場合，定期的に基板の極性が正と負に交互に変わるからです。つまり，アーク放電期間の半分は，基板が陰極になっているからです。MWCNTは陰極点に形成されるという他のページの結果と一致しています。（実験結果を見てから気が付きましたが。。。。）
● TEM（透過電子顕微鏡）分析
トーチアーク法で作成したMWCNTのTEM写真を示します。結晶性が高い，内径が細い，先端にダメージがある（開放されている）などの特徴があります。
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以上のように，とても簡単に多層カーボンナノチューブを作ることができます。
さあ，多層カーボンナノチューブを作ってみましょう。
準備するもの
�。圍稗罵論椒札奪函陛展察ぅ函璽繊法ΑΑδ�工場や実習工場に行って，使わせていただきましょう
��黒鉛の板（数mm厚以上ならＯＫ。あまり薄いと割れてしまいます。割れてもMWCNTはできているけどね。）
作成方法
�々�鉛基板を溶接台の上に載せ，その黒鉛基板に向かって，ほぼ垂直にアークを照射する。
これだけ！！
�⊂魴錙�
アークモード：交流（AC）
アーク電流：100〜200 A （基板が割れない限りできるだけ大きく）
アーク放電の時間：1秒程度 （あまり長くやらないこと！！）
Arガス流量：数リットル/秒 （適当でいいです）
アフターフロー：数秒（アークを消した後も数秒間Arガスを基板に吹き付ける；これをアフターフローと言う）
トーチの電極：太いものがいいです。タングステン電極でＯＫ。
作ったのはいいけど，ナノチューブを観察するのは大変です。高分解能の電子顕微鏡が必要です。
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