Разработка физико-технологического базиса формирования функциональных устройств электроники и сенсорной техники на основе углеродных нанотрубок (стр. 7 )

Схема роста углеродных нанотрубок

При растворении углерода в частице катализатора – она охлаждается, при дерастворении – она нагревается, если в конце дерастворения углерода частица катализатора не пассивируется углеродной плёнкой, то при условии наличия активных углеродсодержащих молекул в газовой фазе ничего не запрещает повторить процесс растворения-дерастворения с ростом старой углеродной нанотрубки или инициировать рост новой. Последовательный нагрев и охлаждение неравносильны, потому что растворение происходит поатомно, а дерастворение – покластерно. Исследование этого процесса позволит не только моделировать свойства катализатора под требуемые задачи, но и дать ответ на вопрос – «Существует ли предел длины углеродной нанотрубки?».

3. Кинетика процесса синтеза углеродных нанотрубок

Движение парогазовой смеси в реакторе описывается изящной системой уравнений:

Базовая система элементарных потоков

где t – время, u – скорость текучей среды, p – ее плотность, P – давление текучей среды, Si– внешние массовые силы, действующие на единичную массу такой среды; E – полная энергия единичной массы такой среды, Q H– тепло, выделяемое тепловым источником в единичном объёме текучей среды, – тензор вязких сдвиговых напряжений, qi– диффузионный тепловой поток (нижние индексы означают суммирование по трём координатным направлениям).

В то же время в реакторе проходит ряд реакций:

Реакция	, мДж
3O2+C2H5OH=2CO2+3H2O	-11,440
C2H5OH=2C+H2O+2H2	-0,216
2C2H5OH=4C+O2+5H2	0,349
2O2+C2H5OH=2CO+3H2O	-9,951
2CO=CO2+C	-2,066
C2H5OH=CO+3H2+C	0,054

Свободные энергии химических реакций

Полное обобщение газодинамики и химической кинетики технологического процесса синтеза углеродных нанотрубок позволит вывести техпроцесс на максимальные характеристики по его эффективности.