Integroitujen hiilinanoputkirakenteiden sovelluskohtainen synteesi

Hiilinanoputket tunnetaan niiden erinomaisista mekaanisista ja sähköisistä ominaisuuksista, joita on hyödynnetty lukuisissa sovelluksissa viimeisen kahden vuosikymmenen ajan. Nanoputkien kasvatus suoraan laitteeseen ei ole kuitenkaan suoraviivaista, sillä tavallisesti käytettävät korkeat yli 600 asteen lämpötilat asettavat haasteita käytettyjen materiaalien vakaudelle. Alentamalla kasvatuslämpötilaa sekä lisäämällä vakaampia materiaalikerroksia on mahdollista luoda uudenlaisia hiilinanoputkiin pohjautuvia sovelluksia ennennäkemättömillä ominaisuuksilla.

Väitöstyössä osoitetaan, että sopivan materiaalin, suojakerroksen ja katalyytin avulla hiilinanoputkien kasvatus on mahdollista perinteisen piioksidin lisäksi myös muille, epätavallisimmille pinnoille käyttäen kemiallista kaasufaasimenetelmää. Väitöstyössä käsitellään hiilinanoputkien matalan lämpötilan kasvatusta hyödyntäen kahden ja kolmen metallin katalyyttejä sekä tutkitaan lisättyjen suojakerroksien vaikutusta hiilinanoputkien ja alustan väliseen sähköiseen kontaktiin. Alin saavutettu kasvulämpötila (400 astetta) on yhteensopiva useimpien piiteknologioiden kanssa, mikä mahdollistaa nanoputkien kasvatuksen suoraan piikomponenteille, jotka eivät kestäisi korkeita lämpötiloja.

Työssä tutkittu suojakerros mahdollisti myös nanoputkien kasvatuksen suoraan metallien päälle, mitä voitiin demonstroida superkondensaattoreissa. Lisäksi työssä esitetään menetelmä, jossa teräs- ja supermetalliseoksen pinta käsitellään laser-säteellä. Tämän menetelmän avulla saavutettiin mikrokuvioitu hiilinanoputkien kasvu suoraan metallin päälle. Viimeisenä työssä esitetään hiilinanoputkien synteesi suoraan toiselle hiilimateriaalille ja demonstroidaan täysin hiilipohjainen materiaali erinomaisella suojauskyvyllä sähkömagneettisiin häiriösuojaussovelluksiin.