نانو لوله ی کربنی یک ساختار استوانه ای است که از اتم های کربن  ساخته شده است . این نانو لوله ها قطری به اندازه ی نانو دارند اما ارتفاع آنها چند میکرومتر است .

درست بعد از کشف نانو لوله ها ، نقل قولهای  مختلفی در مورد این مواد به گوش رسید :

"نانو لوله های کربنی ( CNT   )  100 برابر قوی تر از استیل ضد زنگ است"

" CNT   ها به سختی الماس هستند ولی توانایی حرارتی آنها  2 برابر الماس خالص است "

" قابلیت حمل جریان در نانو لوله های کربنی 1000 برابر بیشتر از مس است "

CNT"   ها تا درجه حرارت 4000 کلوین مقاوم اند"

" نانو لوله های کربنی بر اساس قطر و کایرالیتی ،می توانند به صورت فلزی و یا نیمه رسانا باشند "

با این حال ذکر این نکته مهم است که تمامی این خواص منحصر به فرد مربوط به نانو لوله های کربنی ایده آل است و نانو لوله های کربنی ساخته شده ممکن است چنین ویژگی هایی نداشته باشند .با وجود پیشرفت های بزرگ در تحقیقات نانو لوله ها ، ما هنوز قادر به تولید نانو لوله هایی با خواص خوب  و در مقدار بزرگ توسط روشها و تکنیکهای مقرون به صرفه نیستیم. ریشه ی این مشکل عدم شناخت مناسب  مکانیسم رشد CNT   هاست . سه روش معمول در سنتز و ساخت نانو لوله ها وجود دارد . یکی از این روشها استفاده از تخلیه ی قوس الکتریکی است که برای اولین بار در سنتز نانو لوله ها توسط ایجیما مورد استفاده قرار گرفت . در این روش تبخیر الکترودهای گرافیتی د رقوس الکتریکی که دمای بالایی دارد ( 4000 درجه ی سانتیگراد ) به کار می رود. اگر چه نانو لوله هایی که توسط این روش رشد می یابند بسیار متبلور اند اما به شدت ناخالص می باشند  تقریبا 60  تا 70 درصد محصولاتی که توسط این روش رشد یافته اند شامل  ذرات فلزی  و کربن بی شکل است . تکنیک تبخیر لیزری  ، تبخیر گرافیت بسیار خالص با استفاده از لیزرهای قدرتمند به همراه کوره با  دمای بالا را به کار میگیرد. اگر چه نانو لوله های رشد یافته توسط این روش خلوص بسیار بالایی دارند اما عملکرد تولید آنها بسیار پایین است .  رسوب گذاری بخار شیمیایی که در برگیرنده ی تجزیه ی حرارتی هیدروکربن ها  به کمک کاتالیزور است یکی از بهترین روشها برای تولید نانو لوله های کربنی می باشد . این روش بسیار کم هزینه و برای تولید انبوه نانو لوله ها بسیار مقیاس پذیر است .

 

تکنیک رسوب گذاری بخار شیمیایی : این فرآیند شامل عبور یک  بخار هیدروکربن از راکتور لوله ای است که در آن  یک ماده ی کاتالیزوری  در دمای بالا( 600 تا 1200 درجه سانیگراد ) برای تجزیه ی هیدروکربن وجود دارد . نانو لوله ها بر روی کاتالیست رشد یافته و سپس از طریق  خنک سازی سیستم تا دمای اتاق جمع آوری می شود . در مواردی که هیدروکربن به کار فته مایع باشد ( مانند بنزن ، الکل و غیره ) مایع در فلاسک گرم می شود و یک گاز بی اثر از طریق آن پاکسازی شده که به نوبه ی خود بخار  هیدروکربن را به  ناحیه ی واکنش حمل میکند . اگر هیدروکربن جامد در این فرآیند مورد استفاده قرار گیرد ،  می توان آن را به طور مستقیم در ناحیه  ای از لوله ی واکنش که دمای پایینی دارد نگهداری کرد . مواد فرار مانند نفتالین ، فروسن  مستقیما از جامد به بخار تبدیل می شوند  و فرآیند رسوب گذاری بخار شیمیایی از طریق عبور دادن از یک دمای بالا صورت میگیرد . مانند پیش ماده های CNT   ، پیش ماده ی های کاتالیست در CVD   ممکن است در هر شکلی مورد استفاد قرار گیرد. تجزیه ی حرارتی  بخار کاتالیست در دمای مناسب، نانو ذرات فلزی را به صورت درجا آزاد میکند( این فرآیند به عنوان روش کاتالیزور  شناور معروف  است ) .   سنتز نانو لوله ها به پارامترهای مختلفی همچون هیدروکربن ، کاتالیزور ، دما ،فشار ، سرعت جریان گاز ، زمان رسوب گذاری و شکل راکتور بستگی دارد .

 

 

پیش ماده های CNT :

شایع ترین و عمومی ترین پیش ماده هایی که تا به امروز مورد استفاده قرار گفته اند عبارت است از متان ، اتیلن ، استیلن ، بنزن ، زایلن و کربن مونو اکسید. در میان گزارشات اولیه از به کارگیری تکنیک CVD  ، نانو لوله های کربنی چند دیوراه از تجزیه  ی حرارتی بنزن در دمای 100 درجه سانتیگراد و استیلن در دمای 700 درجه سانتیگراد رشد یافته بود . در این موارد ، نانو ذرات آهن به عنوان کاتالیزرو مورد استفاده قرار گرفته بود . بعد ها ، نانو لوله های کربنی چند دیواره با استفاده از پیش ماده های مختلفی مانند سیکلو هگزان و فولرن نیز تولید شد . از سوی دیگر نانو لوله های کربنی تک دیوراه برای اولین بار از کربن مونوکسید نامتناجس در دمای 1200 و در حضور نانو ذرات مولیبدنیوم تولید شد. بعد ها نانو لوله های تک دیواره از بنزن ، استیلن ، اتیلن ، متان ، سیکلو هگزان و فولرن نیز تولید گردید .