ساخت مبدل گرمایی موجود در موتور ترمواکوستیک به وسیله لایه‌های نازک از نانولوله‌های کربنی آرایه‌ای به طور کامل هم راستا

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

مجتمع دانشگاهی هوا دریا، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، شیراز، ایران

چکیده

در این پژوهش نانولوله‌های کربنی آرایه‌ای به طور کامل هم راستا با روش رسوب‌دهی شیمیایی بخار در فشار اتمسفری بر روی زیرلایه‌ای از جنس سیلیکون برای استفاده در موتورهای ترمواکوستیک به عنوان مبدل گرمایی تولید شدند. از گاز استیلن (C2H2) به عنوان منبع کربنی، گاز آرگون (Ar) به عنوان گاز حامل، گاز هیدروژن (H2) برای احیای نانوذره‌ها و از نانوذره‌های آهن به عنوان منبع کاتالیستی برای رشد آرایه‌ای نانولوله‌های کربنی استفاده شده است. واکنش درون یک لوله کوارتز به طول cm 48 انجام شده و گازها با آهنگ شارش مشخص به درون آن تزریق شدند. با افزایش زمان رشد از 10 تا min 30، تغییر چندانی در توزیع قطر و تراکم آرایه‌های نانولوله‌های کربنی سنتز شده ایجاد نشد. این در حالی است که ضخامت (طول) آرایه‌ها از مقدار 62/15 تا  76/16 افزایش یافت. نانولوله‌های کربنی رشد داده شده در زمان  min 30 رشد بهینه‌تری داشتند. ضخامت (طول) آرایه‌های نانولوله‌های کربنی هم راستای سنتز شده در دماهای 750 و °C 800 به ترتیب دارای مقدارهای 42/75 و 98/60 بودند. به طور کلی نمونه سنتز شده در زمان و دمای رشد بهینه برابر با min 30 و °C 750 بر روی زیرلایه سیلیکونی لایه نشانی شده (با نانوذر‌ه‌های آهن) توسط روش کندوپاش مغناطیسی برای استفاده به عنوان مبدل ترمواکوستیک به طور کامل مناسب بودند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

[1] Rott N., Thermoacoustics, Adv. Appl. Mech., 20: 135-175 (1980).
[2] Shaikh S., Li L., Lafdi K., Huie J., Thermal Conductivity of an Aligned Carbon Nanotube Array, Carbon, 45(13): 2608-2613 (2007).
[3] Gerasimenko A.Y., Kitsyuk E.P., Kuksin A.V., Ryazanov R.M., Savitskiy A.I., Savelyev M.S., Pavlov A.A., Influence of Laser Structuring and Barium Nitrate Treatment on Morphology and Electrophysical Characteristics of Vertically Aligned Carbon Nanotube Arrays, Diamond and Related Materials, 96: 104-111 (2019).
[4] Jiang K., Li Q., Fan S., Nanotechnology: Spinning Continuous Carbon Nanotube Yarns, Nature, 419: 801- 809 (2002).
[5] Guaglianoni W.C., Florence C.L., Bonatto F., Venturini J., Arcaro S., Alves A.K., Bergmann C.P., Novel Nanoarchitectured Cobalt-Doped TiO2 and Carbon Nanotube Arrays: Synthesis and Photocurrent Performance, Ceramics International, 45: 2439-2445 (2019).
[6] Zhang X.B., Jiang K.L., Teng C., Liu P., Zhang L., Kong J., Zhang T.H., Li Q.Q., Fan S.S., Spinning and Processing Continuous Yarns from 4-Inch Wafer Scale Super-Aligned Carbon Nanotube Arrays, Advanced Materials, 18: 1505-1510 (2006).
[7] Yamagiwa K., Kuwano J., One-Step Liquid-Phase Synthesis of Platinum Nanocatalysts Supported on Aligned Carbon Nanotube Arrays, Materials Chemistry and Physics, 204: 323-327 (2018).
[8] Zhang M., Atkinson K.R., Baughman R.H., Multifunctional Carbon Nanotube Yarns by Downsizing an Ancient Technology, Science, 306: 1358-1361 (2004).
[9] Ajayan P.M., Nanotubes from carbon, Chemical Review, 99: 1787-1799 (1999).
[10] Szabo A., Perri C., Csato A., Giordano G., Vuono D., Nagy J.B., Synthesis Methods of Carbon Nanotubes and Related Materials, Materials, 3: 3092-3140 (2010).
[11] Sahithi R., Harshit B., Mansi K., Ganesh B., A Review on Synthesis of CNTs and its Application in Conductive Paints, International Advanced Research Journal in Science Engineering and Technology, 2: 50-55 (2015).
[12] Stoffel A., Kovács A., Kronast W., Müller B., LPCVD Against PECVD for Micromechanical Applications, J. Micromech. Microeng, 6: 20-33 (1996).
[13] اسعدی ث.، مردانی ر.، وحدانی م.ر.، تأثیر آهنگ شارش منبع کربنی بر کیفیت رشد نانولوله‌های کربنی آرایه‌ای به طور کامل هم راستا به روش نشست شیمیایی بخار، دومین کنفرانس بین المللی دستاوردهای نوین در علوم و مهندسی شیمی و نفت، شیراز، ایران، 30 مردادماه (1398).
[14] Liu K., Sun Y., Chen L., Feng C., Feng X., Jiang K., Zhao Y., Fan S., Controlled Growth of Super-Aligned Carbon Nanotube Arrays for Spinning Continuous Unidirectional Sheets with Tunable Physical Properties, Nano Letters, 8: 700-705 (2007).
[15] Tavasoli A., Irani M., Nakhaeipour A., Mortazavi Y., Khodadadi A.A., Dalai A.K., Preparation of a Novel Super Active Fischer-Tropsch Cobalt Catalyst Supported on Carbon Nanotubes,
Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 28(1): 37-48 (2009).

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار