カーボンナノチューブ(CNT)は、いくつかの方法で製造することができるが、商業的には化学気相成長法(CVD)が最も主流である。その他の方法としては、レーザーアブレーション、アーク放電、溶融塩中での二酸化炭素電解やメタン熱分解などの新興グリーン技術などがある。それぞれの方法には、効率、コスト、環境への影響という点で、独自の利点と課題がある。
化学気相成長法(CVD):
CVDは、カーボン・ナノチューブを商業的に製造するための最も一般的な方法である。このプロセスでは、高温で金属触媒上で炭化水素ガスを分解する。金属触媒は通常、鉄、コバルト、ニッケルで、基板上に蒸着される。炭化水素ガスが触媒上を流れると分解し、炭素原子が触媒上に堆積してナノチューブに成長する。CVDでは、ナノチューブの構造や配向をうまく制御できるため、さまざまな用途に適している。レーザーアブレーション:
この方法では、高出力レーザーを使用して、炉内でグラファイト・ターゲットを気化させる。気化した炭素は凝縮してナノチューブになる。レーザーアブレーションは高品質の単層カーボンナノチューブを製造することができるが、CVDに比べ費用対効果や拡張性に劣る。
アーク放電:
- アーク放電では、不活性ガス雰囲気中で2つのグラファイト電極間に高電流アークを発生させる。高熱によって陽極が気化し、気化した炭素が冷却時にナノチューブを形成する。この方法も効果的だが、CVDに比べ制御性が低く、エネルギー集約型になる可能性がある。
- 新たなグリーン・テクノロジー:溶融塩中での二酸化炭素電解:
この方法は二酸化炭素を回収し、溶融塩中で電気分解してカーボン・ナノチューブを製造する。温室効果ガスを利用することで持続可能なアプローチを提供するが、生成されるナノチューブの品質に懸念がある。
メタン熱分解: このプロセスでは、メタンを熱分解して水素と固体炭素を生成する。CarbonMeta Technologies社やHuntsman社などの企業は、廃棄メタンを使ってこの方法を模索しており、炭素排出を効果的に隔離している。