سنتزِ احتراقیِ نانولوله‌های کربنی، به‌دلیل ایجاد خودکارِ گرما و مولکول‌های سازندۀ نانولولهها و صرفۀ اقتصادی، برای کاربرد در مقیاس صنعتی مناسب است. در این پژوهش، عوامل مؤثر بر سنتزِ احتراقیِ نانو‍‌لوله‌های‌کربنی در شعله‌های پخشیِ لایه‌ای و جریان‌موازیِ متان/هوا به‌صورت تجربی بررسی شده‌‌است. این عوامل عبارت‌اند از: محل و مدت‌زمان قرار‌گیریِ کاتالیست در شعله، جنس کاتالیست، ولتاژ الکتریکیِ اعمال‌شده به کاتالیست، و مدت‌زمان اسیدشویی. نانولولهها فقط در فاصله‌ای برابر دودَهمِ ارتفاع شعله از خروجیِ مشعل و دور از محل تشکیلِ ترکیباتِ سنگینِ کربنی رشد می‌کنند. مناسب‌ترین مدت‌زمانِ اسیدشویی حدود 3 دقیقه است. بیشترین رشد با کاتالیست نیکروم 80-20 حاصل می‌شود. اعمال ولتاژ تراکم و طول نانولولهها را کاهش می‌دهد. کاهش تراکم رشد با افزایش مدت‌زمان قرار‌دهیِ کاتالیست در شعله جبران می‌شود. اعمال ولتاژ قطر نانولولهها را کمتر، توزیع قطر را یکنواخت‌تر، و نانولولهها را کشیده‌تر می‌کند. بدون ولتاژ، میانگین قطر نانولولهها 186 نانومتر و انحراف معیار آن 31 نانومتر است. ولتاژِ 5- ولت قطر نانولولهها را 20% کمتر و انحراف معیار قطر نانولولهها را 50% کمتر می‌کند. با افزایش ولتاژ به 10- ولت، قطر نانولولهها 30% دیگر نیز کاهش می‌یابد.
Dresselhaus MS, Dresselhaus G, Charlier JC, Hernandez E. Electronic, Thermal and Mechanical Properties of Carbon Nanotubes. Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. 2004 Oct;362:2065–2098.
Gupta N, Gupta SM, Sharma SK. Carbon Nanotubes: Synthesis, Properties and Engineering Applications. Carbon Letters. 2019 Oct;29:419–447.
Hamzah N, Mohd Yasin MF, Mohd Yusop MZ, Saat A, Mohd Subha NA. Rapid Production of Carbon Nanotubes: A Review on Advancement in Growth Control and Morphology Manipulations of Flame Synthesis. Journal of Materials Chemistry A. 2017 Nov;5:25144–25170.
Xu F. Investigating Flame-Based Synthesis of Carbon Nanotubes and Metal-Oxide Nanowires, Ph.D. Dissertation, Rutgers the State University of New Jersey, 2007.
Serrano-Bayona R, Chu C, Liu P, Roberts WL. Flame Synthesis of Carbon and Metal-Oxide Nanoparticles: Flame Types, Effects of Combustion Parameters on Properties and Measurement Methods. Materials. 2023 Jan;16:1192.
Mittal G, Dhand V, Rhee KY, Kim HJ, Jung DH. Carbon Nanotubes Synthesis Using Diffusion and Premixed Flame Methods: A Review. Carbon Letters. 2015 Jan;16:1–10.
Gore JP, Sane A. Flame Synthesis of Carbon Nanotubes, In Yellampalli S (Editor). Carbon Nanotubes-Synthesis, Characterization, Applications, Chapter 7, InTechOpen, 2011.
Ibrahim MH, Hamzah N, Mohd Yusop MZ, Septiani NL, Mohd Yasin MF. Control of Morphology and Crystallinity of CNTs in Flame Synthesis with One-Dimensional Reaction Zone. Beilstein Journal of Nanotechnology. 2023 Jun;14:741–750.
Yang Y, Zhang H, Yan Y. Synthesis of CNTs on Stainless Steel Microfibrous Composite by CVD: Effect of Synthesis Condition on Carbon Nanotube Growth and Structure. Composites Part B: Engineering. 2019 Dec;160:369–383.
Yuan L, Li T, Saito K. Growth Mechanism of Carbon Nanotubes in Methane Diffusion Flames. Carbon. 2003 Apr;41:1889–1896.
Xu F, Liu X, Stephen DT. Synthesis of Carbon Nanotubes on Metal Alloy Substrates with Voltage Bias in Methane Inverse Diffusion Flames. Carbon. 2006 Sept;44:570–577.
Yuan L, Li T, Saito K. Synthesis of Multiwalled Carbon Nanotubes Using Methane/Air Diffusion Flames. Proceedings of the Combustion Institute. 2002;29:1087–1092.
Pan C, Bao Q. Well-Aligned Carbon Nanotubes from Ethanol Flame. Journal of Materials Science Letters. 2002 Dec;21:1927–1929.
Li TX, Kuwana K, Saito K, Zhang H, Chen Z. Temperature and Carbon Source Effects on Methane–Air Flame Synthesis of CNTs. Proceedings of the Combustion Institute. 2009 Oct;32:1855–1861.
Hamzah N, Mohd Yasin MF, Mohd Yusop MZ, Zainal MT, Fikri Rosli MA. Identification of CNT Growth Region and Optimum Time for Catalyst Oxidation: Experimental and Modelling Studies of Flame Synthesis. Evergreen. 2019 Mar;6:85–91.
Snelling DR, Thomson KA, Smallwood GJ, Gülder OL. Two-Dimensional Imaging of Soot Volume Fraction in Laminar Diffusion Flames. Applied Optics. 1999 Apr;38:2478–2485.
Calcote HF, Manos DM. Effect of Molecular Structure on Incipient Soot Formation. Combustion and Flame. 1983 June;49:289–304.
Saito K, Williams FA, Gordon AS. Structure of Laminar Coflow Methane–Air Diffusion Flames. Journal of Heat Transfer. 1986 Aug;108:640–648.
Camacho J, Choudhuri AR. Effects of Fuel Compositions on the Structure and Yield of Flame Synthesized Carbon Nanotubes. Fullerenes, Nanotubes, and Carbon Nanostructures. 2007 Mar;15:99–111.
Pan C, Liu Y, Cao F, Wang J, Ren Y. Synthesis and Growth Mechanism of Carbon Nanotubes and Nanofibers from Ethanol Flames. Micron. 2004 Aug;35:461–468.
Mikofski MA. Flame Structure and Soot Formation in Inverse Diffusion Flames, M.S. Thesis, University of California, 2005.
Hamzah N, Mohd Yasin MF, Mohd Yusop MZ, Saat A, Mohd Subha NA. Growth Region Characterization of Carbon Nanotubes Synthesis in Heterogeneous Flame Environment with Wire-Based Macro-Image Analysis. Diamond and Related Materials. 2019 Sept;99:107500.
Yellampalli S. Carbon Nanotubes: Synthesis, Characterization, Applications. InTechOpen, 2011.
Arana CP, Puri IK, Sen S. Catalyst Influence on the Flame Synthesis of Aligned Carbon Nanotubes and Nanofibers. Proceedings of the Combustion Institute. 2005 Mar;30:2553–2560.
وقاری, مهدی, & صفاری‌پور, مقداد. (1403). بررسی تجربی عوامل مؤثر بر سنتزِ احتراقیِ نانولوله‌های کربنی در شعلۀ لایه‌ای، پخشی و جریان‌موازیِ متان/ هوا. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 54(1), 31-40. doi: 10.22034/jmeut.2024.58968.3332
MLA
مهدی وقاری; مقداد صفاری‌پور. "بررسی تجربی عوامل مؤثر بر سنتزِ احتراقیِ نانولوله‌های کربنی در شعلۀ لایه‌ای، پخشی و جریان‌موازیِ متان/ هوا". مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 54, 1, 1403, 31-40. doi: 10.22034/jmeut.2024.58968.3332
HARVARD
وقاری, مهدی, صفاری‌پور, مقداد. (1403). 'بررسی تجربی عوامل مؤثر بر سنتزِ احتراقیِ نانولوله‌های کربنی در شعلۀ لایه‌ای، پخشی و جریان‌موازیِ متان/ هوا', مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 54(1), pp. 31-40. doi: 10.22034/jmeut.2024.58968.3332
VANCOUVER
وقاری, مهدی, صفاری‌پور, مقداد. بررسی تجربی عوامل مؤثر بر سنتزِ احتراقیِ نانولوله‌های کربنی در شعلۀ لایه‌ای، پخشی و جریان‌موازیِ متان/ هوا. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز, 1403; 54(1): 31-40. doi: 10.22034/jmeut.2024.58968.3332
)