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Síntese de nanotubos de carbono orientados e aplicação na produção de pontas de AFM; Oriented growth of carbon nanotubes and application in production of afm Tips

Fernandes, Fernando Massa
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 09/05/2008 PT
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68.453667%
Neste trabalho foram obtidos nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWNT). O crescimento apresentou alta densidade de nanotubos orientados perpendicularmente à superfície do substrato, com cerca de 20 m de comprimento e diâmetros entre cerca de 20 e 60 nm. Foram utilizados filmes catalisadores contendo ferro, depositados a partir de solução de nitrato de ferro (Fe(NO3)3.9H2O) em álcool etílico com concentrações que variaram entre 37 mmol/L e 1,2 mmol/L. Não foram notadas diferenças significativas entre os nanotubos crescidos com diferentes concentrações, com exceção da solução de 0,6 mmol/L onde não foi observado o crescimento de nanotubos. Os crescimentos de nanotubos de carbono foram efetuados em um reator CVD a plasma de microonda. Os resultados de espectroscopia Raman sugerem que os nanotubos de carbono obtidos neste trabalho correspondem a MWNT, apresentando alto grau de desordem estrutural. Foram realizados crescimentos diretos de nanotubos de carbono sobre as pontas comerciais de AFM, utilizando filmes de nitrato de ferro. Os nanotubos crescidos nas pontas apresentaram tendência em formarem aglomerados. Não foram obtidas pontas de AFM satisfatórias com este método. Outro método consistiu no crescimento de nanotubos de carbono em amostras planas de silício...

Simulações de sensores de gás nanoscópicos baseados em nanotubos de carbono: estrutura eletrônica e transporte de elétrons; Computational simulations of nanoscopic gas sensors based on carbon nanotubes: electronic structure and electronic transport

Souza, Amaury de Melo
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 10/02/2011 PT
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68.24592%
Desde sua descoberta por S. Iijima em 1991, os nanotubos de carbono têm sido considerados um dos materiais nanoestruturados mais promissores para o desenvolvimento de novos dispositivos eletrônicos em escala nanoscópica. Devido _a sua alta razão entre a área superficial e o volume, esse material se destaca para aplicações como sensores de gás. No presente trabalho, estudamos através de simulações computacionais, a possibilidade de nanotubos de carbono com defeitos de nitrogênio (os chamados nanotubos CNx), poderem ser usados como sensores de moléculas gasosas. Na primeira parte do trabalho foram realizados cálculos de estrutura eletrônica baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) para diferentes sistemas formados pelo nanotubo e pela molécula. Através de cálculos de energia de ligação, foi possível identificar quais gases poderiam ou não serem adsorvidos à superfície do nanotubo. Dentre as moléculas investigadas, o monóxido de carbono e a amônia mostraram ser as mais facilmente adsorvidas ao nanotubo. Na segunda parte, foram realizados cálculos das propriedades de transporte utilizando o formalismo das funções de Green fora do equilíbrio (NEGF) recursivo. Foi possível concluir que os nanotubos estudados poderiam ser usados para detectar o monóxido de carbono e a amônia. Todavia...

Preparação, caracterização e aplicação de eletrodos compósitos à base de nanotubos de carbono e polímeros; Preparation, characterization and aplication of composite electrodes based on carbon nanotubes and polymers

Santos, Sidney Xavier dos
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 16/05/2011 PT
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68.334087%
Foram desenvolvidos eletrodos compósitos à base de nanotubos de carbono aglutinados por borracha de silicone e resina poliuretana de origem vegetal, visando aliar as interessantes propriedades dessa forma de carbono como material de eletrodo às vantagens da utilização de eletrodos sólidos. Para isso, os nanotubos adquiridos foram submetidos a um tratamento térmico/químico para eliminar eventuais resíduos metálicos de catalisador e carbono amorfo, bem como ativar sua superfície pela adição de grupos funcionais, abertura das extremidades e criação de defeitos em suas paredes. Os nanotubos foram caracterizados, antes e após o tratamento, utilizando técnicas como espectroscopia no infravermelho, espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura, termogravimetria e difração de raios X. Os resultados permitiram concluir que os materiais já vêm pré tratados pelo fabricante e o tratamento adicional leva a uma melhora em suas propriedades eletroquímicas. Posteriormente, os eletrodos compósitos foram preparados com nanotubos de carbono, tratados e na forma como foram recebidos, utilizando borracha de silicone ou poliuretana como aglutinantes. O efeito do tratamento na resposta voltamétrica dos eletrodos compósitos foi avaliado utilizando-se voltametria cíclica. Um estudo da composição do material condutor...

Síntese e caracterização de compósitos de nanotubos de carbono e nanopartículas de prata e sua aplicação como substrato SERS; Synthesis and characterization of composites of carbon nanotubes and silver nanoparticles and their application as SERS substrate

Lima, Leandro Holanda Fernandes de
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 07/08/2013 PT
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68.257446%
Neste trabalho foram produzidos compósitos de nanotubos de carbono contendo nanopartículas de prata, os quais foram testados como substratos SERS (Surface-enhanced Raman Spectroscopy) na detecção do cristal violeta. Para obter tais compósitos foram necessárias modificações de nanotubos de carbono através de funcionalizações químicas para inserção de grupos carboxila e tiol, capazes de interferir no crescimento de nanopartículas metálicas através de um processo de redução térmica do acetato de prata sobre a superfície das amostras de nanotubo. Para a preparação de tais compósitos foram utilizadas duas amostras de nanotubos, uma de parede simples (SWNT) e outra de paredes múltiplas (MWNT) a fim de avaliar diferenças nos tamanhos e homogeneidade das nanopartículas formadas. Utilizou-se como ferramenta investigativa a espectroscopia Raman na caracterização destes compósitos, que forneceu informações sobre interação dos nanotubos de carbono com as nanopartículas de prata e mudanças estruturais ocasionadas durante a gama de funcionalizações. Para avaliar a morfologia dos compósitos foi utilizada a microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a microscopia eletrônica de transmissão (TEM) que forneceram informações sobre o tamanho e a disposição das nanopartículas formadas através do tratamento térmico dos nanotubos com acetato de prata. Os compósitos preparados foram aplicados como substrato SERS na detecção do cristal violeta. Nesta aplicação foi avaliada a capacidade dos nanotubos em adsorver estas moléculas e o potencial do substrato na intensificação do espectro Raman do analito. Observou-se que a adsorção do cristal violeta sobre uma amostra de SWNT foi máxima após o tempo de 60 minutos de agitação. Já o substrato utilizado (SWNT-COOH@Ag) permitiu a detecção do cristal violeta em solução aquosa com concentração de até 1...

Estudo espectroscópico de compósitos baseados em nanotubos de carbono; Spectroscopic study of composites based on carbon nanotubes

Inoue, Fabiana
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 06/11/2013 PT
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68.265176%
A formação de nanocompósitos de nanotubos de carbono e certos materiais tais como óxidos e polímeros abre a possibilidade de melhorar as propriedades mecânicas e eletrônicas dos seus constituintes, tornando-os candidatos para as mais diferentes aplicações. O preparo desses nanocompósitos com propriedades desejadas requer o conhecimento do tipo de interação entre os dois materiais. Atualmente, a espectroscopia Raman é considerada uma das principais técnicas utilizadas na caracterização de compósitos contendo os nanotubos. Este trabalho tem como objetivo o estudo espectroscópico, em conjunto com outras técnicas de caracterização, na investigação de evidências de interação de compósitos envolvendo nanotubos de carbono de parede única e nanotubos de carbono de paredes múltiplas formados com o semicondutor nanoestruturado, dióxido de titânio, como também com o polímero polipirrol. Todos os compósitos foram preparados a partir dos nanotubos oxidados em ácido nítrico. Essa etapa é bastante importante, pois além de influenciar sua solubilidade, possibilita gerar grupos funcionais oxigenados nas superfícies dos tubos capazes de formar ligações com outros materiais. Através dos espectros Raman foi possível obter evidência de interação entre os constituintes do compósito...

Síntese de nanotubos de carbono pela técnica de deposição química a vapor; Synthesis of carbon nanotubes by chemical vapor deposition technique

Abê, Igor Yamamoto
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 31/07/2014 PT
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68.226455%
Neste trabalho, foi realizado o crescimento de nanotubos de carbono pela técnica de deposição química a vapor (CVD) térmica catalítica, utilizando-se filmes finos de níquel como material catalisador, gás metano (CH4) como fonte de hidrocarboneto e nitrogênio (N2) como gás de arraste. Amostras processadas sobre filmes de Ni de 15 nm de espessura, depositados sobre substrato de óxido de silício (SiO2), com temperatura de processo de 900 ºC e tempo de 15 minutos promoveram uma maior densidade de síntese de nanotubos de carbono, utilizando-se um fluxo na proporção de 2 partes de N2 para 1 parte de CH4. Comprovou-se sua síntese através da visualização de sua morfologia por microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), além da extração de seu espectro característico por espectroscopia Raman e espectroscopia de dispersão de raio-X (EDS). Em um segundo estudo, depositaram-se sobre substratos de vidro filmes transparentes e condutores (TCF) à base de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) comerciais, pela técnica de dip coating. Para isso, realizou-se a dispersão dos nanotubos sob diversas concentrações em água deionizada (DI) com o auxílio do surfactante dodecil sulfato de sódio (SDS)...

Modelos morfológicos e estruturais de fragmentos de nanotubos de carbono dopados com átomos de boro ou nitrogênio; Morphological and structural models of fragments of carbon nanotubes doped with atoms of boron or nitrogen

Juliana Silva Batista
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 27/07/2007 PT
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68.257446%
A estrutura eletrônica dos nanotubos de carbono de parede única depende da direção de enrolamento das estruturas de grafeno, determinada pelo vetor quiral. Os nanotubos podem apresentar carácter metálico ou semicondutor. A partir deste vetor classificam-se os nanotubos em três tipos: zig-zag (n,0), armchair (n,n) e quiral (n,m). A modificação das propriedades eletrônicas dos nanotubos pode ser realizada pelo processo de dopagem, que possibilita introduzir na estrutura dos nanotubos, de forma proposital e controlada, durante o processo de síntese, algum tipo de impureza (átomos de outro elemento químico). Neste trabalho é apresentado um estudo teórico preliminar de fragmentos de nanotubos de carbono dopados com boro ou nitrogênio. Efeitos da substituição de átomos de carbono por átomos de boro ou nitrogênio nas propriedades estruturais e eletrônicas de fragmentos de nanotubos são preliminarmente discutidos.; The electronic structure of single-wall carbon nanotubes depends on the rolling direction of their graphene structures, and is determined by the quiral vector. Nanotubes may have metallic or semiconductor properties. According to the chiral indices, carbon nanotubes are classified as: zig-zag (n,0), armchair (n...

Estudo da influência de substratos de TiN no crescimento de nanotubos de carbono; Study of the influence of TiN substrates on the carbon nanotubes growth

Mónica Morales Corredor
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 14/12/2011 PT
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68.2986%
Dado o interesse nas propriedades e aplicações dos nanotubos de carbono devidas às suas características morfológicas, este trabalho tem como objetivo principal o estudo da influência do substrato no crescimento dos nanotubos de carbono. Com este objetivo em mente foram preparados filmes de nitreto de titânio, com o intuito de ser usados como suporte para a deposição dos nanotubos de carbono. Os nanotubos foram crescidos por decomposição térmica de acetileno, usando partículas de níquel como precursor catalisador. Os filmes finos não estequiométricos de TiNx foram depositados sobre silício cristalino utilizando a técnica de Deposição por Feixe de Íons (IBD). Análise composicional dos substratos mostrou a presença de Ti, N e O. Distintas concentrações destes elementos permitiram a variação na estrutura e dureza dos substratos. Nos filmes bem caracterizados, partículas de níquel e nanotubos de carbono foram crescidos sequencialmente. Os carpetes de nanotubos obtidos no substrato mostraram diferentes densidades populacionais (nanotubos por unidade de área) e diâmetro. Este comportamento está associado com a presença do oxigênio, elemento que inibe o fenômeno conhecido como Ostwald ripening. O efeito de Ostwald ripening55 causa a coalescência do níquel formando partículas maiores a expensas das menores...

Dispersion of carbon nanotubes in polyamide 6 for microinjection moulding

Ferreira, Tânia; Paiva, M. C.; Pontes, A. J.
Fonte: Springer Publicador: Springer
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em /10/2013 ENG
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68.329956%
The focus of this study was to investigate the dispersion state of pure and functionalized carbon nanotubes in polyamide 6, on composites prepared by twin-screw extrusion and then processed by microinjection moulding. Nanocomposites were prepared with different carbonvnanotube compositions, with and without functionalization. The nanotubes were functionalized by the 1,3-dipolar cycloaddition reaction. The dispersion of the carbon nanotube agglomerates was quantified using optical microscopy and image analysis. The effect of functionalization on the polyamide 6/carbon nanotube interface, the nanocomposite morphology and the mechanical and electrical properties were studied. It was observed that the microinjected composites with functionalized carbon nanotubes presented improved dispersion, with smaller carbon nanotube agglomerate area ratio compared to the composites with pure nanotubes. The functionalized nanotubes showed better adhesion to polyamide 6 compared to pure nanotubes, as observed by scanning electron microscopy. The incorporation of carbon nanotubes considerably improved the mechanical properties. The effect of high polymer shear rate on carbon nanotube alignment during microinjection moulding was assessed by comparing the electrical resistivity of the composite after extrusion and after microinjection moulding...

Betão reforçado por nanotubos de carbono; Concrete reinforced with carbon nanotubes

Mateus, Pedro Samuel Leite
Fonte: Universidade do Minho Publicador: Universidade do Minho
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Publicado em //2013 POR
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68.31046%
Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Civil (área de especialização em Perfil de Construções); O reforço do betão com fibras tem sofrido grandes avanços ao longo dos últimos anos. Estes avanços tornaram possível a introdução de nanotubos de carbono, permitindo o controlo da fissuração a uma escala nanométrica. As fibras têm ganho cada vez mais espaço às armaduras convencionais, tendo em vista o reforço do betão, na construção civil, devido às suas excelentes propriedades, mecânicas, físicas e químicas. Entre os vários materiais fibrosos que têm sido testados como reforço do betão, têm emergido os nanotubos de carbono. Estes destacam-se pelo seu elevado módulo de elasticidade, baixa densidade e boa condutividade elétrica, que possibilitam o aumento das propriedades mecânicas da argamassa. O presente trabalho, numa primeira fase, aborda a utilização das fibras como reforço no betão, identificando as principais fibras utilizadas, assim como as suas principais propriedades, vantagens e desvantagens. De seguida, é executado desenvolvimento experimental onde é estudada a técnica de dispersão dos nanotubos de carbono em água. Posteriormente, procedeu-se à elaboração dos provetes de argamassa...

Photophysics of individual single-walled carbon nanotubes

Carlson, Lisa Joanne (1982 - ); Krauss, Todd D.
Fonte: University of Rochester. Publicador: University of Rochester.
Tipo: Tese de Doutorado Formato: Number of Pages:xxxvii, 192 leaves
ENG
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68.226455%
Thesis (Ph. D.)--University of Rochester. Dept. of Chemistry, 2009.; Single-walled carbon nanotubes (SWNTs) are hollow cylinders of graphene with unique mechanical, electrical, and optical properties that are directly influenced by their exact diameter and chirality. Stable near-infrared fluorescence from semiconducting SWNTs could generate significant advances in the fields of biological imaging, single molecule sensing, telecommunications, and quantum optics. Still, one factor potentially limiting the development of applications based on SWNT fluorescence is their extremely low fluorescence quantum yield (QY), which is typically <0.1%. Surprisingly, the fluorescence from individual SWNTs can be detected with relatively high signal-to-noise, making it unclear if the low luminescence efficiency is an intrinsic property of all nanotubes. Further, elucidating the intrinsic QY of carbon nanotubes could provide important insights into their fundamental photophysics. SWNTs were suspended in a suite of surfactants and biomolecules using an ultrasonic technique, and the procedure was optimized for subsequent single molecule investigations. Epifluorescence microscopy revealed important features of individual SWNT fluorescence such as Lorentzian line shapes...

Mechanics of atoms and fullerenes in single-walled carbon nanotubes. I. Acceptance and suction energies

Cox, B.; Thamwattana, N.; Hill, J.
Fonte: Royal Soc London Publicador: Royal Soc London
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em //2007 EN
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68.235713%
Owing to their unusual properties, carbon nanostructures such as nanotubes and fullerenes have caused many new nanomechanical devices to be proposed. One such application is that of nanoscale oscillators which operate in the gigahertz range, the so-called gigahertz oscillators. Such devices have potential applications as ultrafast optical filters and nanoantennae. While there are difficulties in producing micromechanical oscillators which operate in the gigahertz range, molecular dynamical simulations indicate that nanoscale devices constructed of multi-walled carbon nanotubes or single-walled carbon nanotubes and C60 fullerenes could feasibly operate at these high frequencies. This paper investigates the suction force experienced by either an atom or a C60 fullerene molecule located in the vicinity of an open end of a single-walled carbon nanotube. The atom is modelled as a point mass, the fullerene as an averaged atomic mass distributed over the surface of a sphere. In both cases, the carbon nanotube is modelled as an averaged atomic mass distributed over the surface of an open semi-infinite cylinder. In both cases, the particle being introduced is assumed to be located on the axis of the cylinder. Using the Lennard-Jones potential...

Coated Carbon Nanotubes and Carbon Fibers: Synthesis and Applications

Jafry, Huma Rahim
Fonte: Universidade Rice Publicador: Universidade Rice
ENG
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68.278843%
Carbon nanotubes have been of great interest given their unique electronic and mechanical properties. Scholars have focused on the addition of carbon nanotubes to various matrices in order to develop novel materials. These new hybrid materials would combine the properties of both the nanotubes and the matrix of choice, which can both enhance the mechanical and electronic properties of the matrix material, and allow for the matrix to be used for other applications. In order to take advantage of the properties of the nanotubes, it is vital for them to be well dispersed in a solution or matrix as individual tubes, rather than as bundles. Additionally, it is cost effective to have individually dispersed tubes in a matrix. In order to individually disperse the tubes in the matrix, they can be pre-treated or functionalized via both covalent and non covalent processes. Subsequent to functionalization, the nanotubes can be coated with the matrix material or other metal compounds. This can help with the dispersion and interface interaction with the matrix material, or create materials with novel properties. This thesis focuses on conditions of growing various metal compounds or metal oxides on nanotubes using chemical bath deposition (CBD) and liquid phase deposition (LPD) methods. CBD and LPD use aqueous mediums for growth and deposition of compounds...

Desenvolvimento de material híbrido anódico para baterias de íons de Li baseado em carvão ativado e nanotubos de carbono decorados com prata; Development of hybrid anode material for Li ion batteries based on activated carbon and carbon nanotubes decorated with silver.

Takahashi, Giuliana Hasegava
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 16/04/2015 PT
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68.437666%
Neste trabalho, foi desenvolvido um material híbrido inédito carvão ativado/nanotubos de carbono/nanopartículas de prata para as aplicações em bateria de íons de lítio e capacitor eletroquímico de dupla camada. O compósito foi preparado por crescimento dos nanotubos de carbono diretamente sobre o carvão ativado via deposição química de vapor e depois nanopartículas de prata foram incorporadas no carvão ativado/nanotubos de carbono. A morfologia do compósito foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. Investigação das propriedades de intercalação de lítio no carvão ativado (CA), carvão ativado/nanotubos de carbono (CA/NTC), carvão ativado/prata (CA/Ag) e carvão ativado/nanotubos de carbono/prata (CA/NTC/Ag) foi conduzida por voltametria cíclica e ciclos de carga/descarga, utilizando dois diferentes eletrólitos. Verificou-se que o ânodo de CA/NTC/Ag apresenta mais elevado valor de capacidade específica reversível que a grafita em eletrólito comercial, provavelmente devido à rede tridimensional com elevada condutividade eletrônica formada por nanotubos de carbono e nanopartículas de prata nos poros e nas rugosidades do substrato. Além disso, os nanotubos de carbono podem exibir elevada capacidade de armazenamento de lítio. Outra vantagem do CA/NTC/Ag é que a rede de nanotubos de carbono acomoda a expansão de volume das partículas de prata durante a ciclagem do eletrodo...

Hypervelocity impact studies of carbon nanotubes and fiber-reinforced polymer nanocomposites

Khatiwada, Suman 1985-
Fonte: Universidade Rice Publicador: Universidade Rice
Tipo: Thesis; Text Formato: application/pdf
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68.397505%
ABSTRACT Hypervelocity impact studies of carbon nanotubes and fiber-reinforced polymer nanocomposites by Suman Khatiwada This dissertation studies the hypervelocity impact characteristics of carbon nanotubes (CNTs), and investigates the use of CNTs as reinforcements in ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fiber composites for hypervelocity impact shielding applications. The first part of this dissertation is aimed at developing an understanding of the hypervelocity impact response of CNTs – at the nanotube level. Impact experiments are designed with CNTs as projectiles to impact and crater aluminum plates. The results show that carbon nanotubes are resistant to the high-energy shock pressures and the ultra-high strain loading during hypervelocity impacts. Under our experimental conditions, single-walled carbon nanotubes survive impacts up to 4.07 km/s, but transform to graphitic ribbons and nanodiamonds at higher impact velocities. The nanodiamonds are metastable and transform to onion-like nanocarbon over time. Double-walled carbon nanotubes retain their form and structure even at impacts over 7 km/s. Higher hypervelocity impact resistance of DWCNTs could be attributed to the absorption of additional energy due to relative motion between the layers in the transverse direction of these coaxial nanotubes. The second part of this dissertation researches the effect of reinforcement of carbon nanotubes and their buckypapers on the hypervelocity impact shielding properties of UHMWPE-fiber composites arranged in a Whipple Shield configuration (a shield design used for the protection of the international space station from hypervelocity impacts by orbital debris). Composite laminates were prepared via compression molding and nanotube buckypapers via vacuum filtration. Dispersed nanotubes were introduced to the composite laminates via direct spraying onto the fabric prior to composite processing. The experimental results show that nanotubes dispersed in polymer matrix do not affect the hypervelocity impact resistance of the composite system. Nanotube buckypapers...

Carbon nanotubes as near infrared laser susceptors

Bahrami, Amir
Fonte: University of Cambridge; Department of Materials Science and Metallurgy Publicador: University of Cambridge; Department of Materials Science and Metallurgy
Tipo: Thesis; doctoral; PhD
EN
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68.3696%
The coupling efficiency of carbon nanotubes with near infrared laser radiation at 940nm wavelength was investigated. Nanotubes treated with different post processing methods were irradiated at different laser power intensities as dry samples and suspensions in water or ethanol. The interaction with the laser beam was measured and quantified based on the temperature increase in the samples as well as the amount of energy transmitted through them. Parallel experiments using carbon black revealed better performance of carbon nanotubes in terms of coupling efficiency and heat dissipation to their surroundings. It was found that most of the incident radiation on an individual carbon nanotube is absorbed, resulting in extreme local temperature increases proportional to the laser intensity, which can lead to instant tube oxidation in air. Such high heats are efficiently transferred to the material in immediate contact with the nanotubes, increasing its temperature very rapidly. The most intriguing results were obtained in the presence of water where the observations suggested, disintegration of carbon nanotubes with each laser pulse. It is shown that extremely high local temperatures vaporise the water in the immediate vicinity of a carbon nanotube and result in a water-gas reaction. It is further postulated that such effects can be achieved with laser beams at power intensities near the skin tissue?s safe exposure thresholds...

Process Parameters for Successful Synthesis of Carbon Nanotubes by Chemical Vapor Deposition: Implications for Chemical Mechanisms and Life-cycle Assessment

Xue, Ke
Fonte: Universidade Duke Publicador: Universidade Duke
Tipo: Tese de Doutorado
Publicado em //2014
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68.33185%

Manufacturing of carbon nanotubes (CNTs) via chemical vapor deposition (CVD) calls for thermal treatment associated with gas-phase rearrangement and catalyst deposition to achieve high cost efficiency and limited influence on environmental impact. Taking advantage of higher degree of structure control and economical efficiency, catalytic chemical vapor deposition (CCVD) has currently become the most prevailing synthesis approach for the synthesis of large-scale pure CNTs in past years. Because the synthesis process of CNTs dominates the potential ecotoxic impacts, materials consumption, energy consumption and greenhouse gas emissions should be further limited to efficiently reduce life cycle ecotoxicity of carbon naotubes. However, efforts to reduce energy and material requirements in synthesis of CNTs by CCVD are hindered by a lack of mechanistic understanding. In this thesis, the effect of operating parameters, especially the temperature, carbon source concentration, and residence time on the synthesis were studied to improve the production efficiency in a different angle. Thus, implications on the choice of operating parameters could be provided to help the synthesis of carbon nanotubes.

Here, we investigated the typical operating parameters in conditions that have yielded successful CNT production in the published academic literature of over seventy articles. The data were filtered by quality of the resultant product and deemed either "successful" or "unsuccessful" according to the authors. Furthermore...

Electrochemical Behavior of Carbon Nanostructured Electrodes: Graphene, Carbon Nanotubes, and Nanocrystalline Diamond

Raut, Akshay Sanjay
Fonte: Universidade Duke Publicador: Universidade Duke
Tipo: Dissertação
Publicado em //2014
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68.26047%

The primary goals of this research were to investigate the electrochemical behavior of carbon nanostructures of varying morphology, identify morphological characteristics that improve electrochemical capacitance for applications in energy storage and neural stimulation, and engineer and characterize a boron-­doped diamond (BDD) electrode based electrochemical system for disinfection of human liquid waste.

Carbon nanostructures; ranging from vertically aligned multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs), graphenated carbon nanotubes (g-­CNTs) to carbon nanosheets (CNS); were synthesized using a MPECVD system. The nanostructures were characterized by using scanning electron microscopy (SEM) and Raman spectroscopy. In addition to employing commonly used electrochemical techniques such as cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS), a new technique was developed to evaluate the energy and power density of individual electrodes. This facilitated comparison of a variety of electrode materials without having to first develop complex device packaging schemes. It was found that smaller pore size and higher density of carbon foliates on a three-dimensional scaffold of carbon nanotubes increased specific capacitance. A design of experiments (DOE) study was conducted to explore the parametric space of the MWCNT system. A range of carbon nanostructures of varying morphology were obtained. It was observed that the capacitance was dependent on defect density. Capacitance increased with defect density.

A BDD electrode was characterized for use in a module designed to disinfect human liquid waste as a part of a new advanced energy neutral...

Growth and characterization of multi-walled carbon nanotubes at NASA Glenn Research Center

Harris, Jerry; Hepp, Aloysius; Raffaelle, Ryne; Gennett, Thomas; Vander Wal, Randy; Landi, Brian; Luo, Yu; Scherson, Daniel
Fonte: American Institute of Aeronautics and Astronautics Publicador: American Institute of Aeronautics and Astronautics
Tipo: Abstract Formato: 38350 bytes; application/pdf
EN_US
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68.301196%
Aligned multi-walled carbon nanotubes were prepared by the injection chemical vapor deposition (CVD) method using an iron-based organometallic compound as the catalyst source and toluene as the solvent. The concentration of the catalyst precursor was found to influence both the growth habit of the nanotubes, as well as the amount of iron in the deposited material. As deposited, the multi-walled carbon nanotubes contained as little as 2.8% iron by weight. The material was characterized by scanning electron microscopy, tunneling electron microscopy, Raman spectroscopy and thermogravimetric analysis. Using a second synthetic method, multi-walled carbon nanotubes were grown directly onto Co-coated stainless steel (SS) metal supports. Coulometric analysis of the cyclic voltammograms obtained for the carbon nanotube coated electrodes yielded lithium ion storage capacities as high as those observed for more conventional carbon materials, providing evidence that all the multi-walled carbon nanotubes within the entire ensemble are electrochemically active.; "Growth and characterization of multi-walled carbon nanotubes at NASA Glenn Research Center," Proceedings of the First International Energy Conversion Engineering Conference. The American Institute of Aeronautics and Astronautics. Held in Portsmouth...

Carbon nanotube anodes for lithium ion batteries

Raffaelle, Ryne; Gennett, Thomas; Maranchi, Jeff; Kumta, Prashant; Hepp, Aloysius; Heben, Michael; Dillon, Anne; Jones, Kim
Fonte: Materials Research Society Proceedings Fall 2001: Making Functional Materials with Nanotubes Publicador: Materials Research Society Proceedings Fall 2001: Making Functional Materials with Nanotubes
Tipo: Abstract Formato: 26759 bytes; application/pdf
EN_US
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68.190674%
Highly purified single-wall carbon nanotubes (SWCNT) were investigated for use as an anode material for thin film lithium ion batteries. The high purity nanotubes were obtained through chemical refinement of soot generated by pulsed laser ablation. The purity of the nanotubes was determined via thermogravimetric analysis, scanning electron microscopy, and transmission electron microscopy. The specific surface area and lithium capacity of the SWCNT’s was compared to that of other conventional anode materials (i.e., carbon black, graphite, and multi-walled carbon nanotubes). The Brunauer, Emmett, and Teller (BET) technique based on nitrogen adsorption was used to measure the specific surface area of the various anode materials. The SWCNT’s exhibited a specific surface area on the order of 915 m2/g, much higher than the other carbonaceous materials. Cyclic voltammetric behavior and the lithium-ion capacity of the materials were measured using a standard 3-electrode electrochemical cell. The cyclic voltammetry showed evidence of “staging” that was similar to other carbonaceous materials. The electrochemical discharge capacity of the purified single walled carbon nanotubes was in excess of 1300 mAh/g after 30 charge/discharge cycles when tested using a current density of 20µA/cm2.; Article may be found at: http://www.mrs.org/s_mrs/bin.asp?CID=2514&DID=58260&DOC=FILE.PDF