Как известно, внутри углеродной нанотрубки (УНТ) содержится цилиндрическая полость диаметром порядка нанометра, которая может быть заполнена различными веществами. Это придает нанотрубкам новые свойства, которые зависят от типа наполнителя.

Процесс заполнения нанотрубки материалом, находящимся в твердофазном состоянии, может оказаться весьма сложным, поскольку не каждое вещество может быть непосредственно внедрено в полость УНТ. В этом случае более уместным представляется проведение синтеза такого вещества из жидкой фазы, помещаемой внутрь УНТ.

Примером удачной реализации такого подхода может служить работа, выполненная в Пекинском университете, авторы которой осуществили синтез графитовых частиц внутри углеродной нанотрубки. Массив вертикально ориентированных многослойных УНТ длиной около 150 мкм и диаметром около 15 нм был выращен с плотностью (1,5–2,5)х10¹⁰ см^-2 методом химического осаждения паров (CVD) на кремниевой подложке. Затем полученный массив УНТ погружали в концентрированный водный раствор (25%) глюкозы, используемой в качестве углеродосодержащего материала. Помимо этого, в раствор вводили небольшое количество (2,5%) Fe(NO₃)₃, который использовался в качестве источника катализатора на основе железа.

После погружения массива УНТ в раствор глюкозы, он пропитывался раствором Na₂S, что облегчало проникновение ионов железа внутрь УНТ. Высушенные образцы в течение часа отжигали в атмосфере азота при температуре 380^оС, а затем исследовали с помощью сканирующего и просвечивающего электронных микроскопов, имеющих разрешающую способность 1 нм и 0,24 нм, соответственно.

Эти исследования показывают, что в результате термокаталитического разложения глюкозы пространство между нанотрубками и внутри нанотрубок заполняется наночастицами графита. В результате заполнения образцов УНТ частицами графита наблюдается более чем трехкратное увеличение коэффициента теплопроводности материала – с 0,65 до 2 Вт/м К. Этот результат указывает на возможность эффективного улучшения теплофизических характеристик УНТ в результате проведения синтеза графитовых частиц.

Автор – А.В. Елецкий

• 1. H. Li., C. Liu, S. Fan, J. Phys. Chem. C 112, 5849 (2008)