Karbon nanotüpleri (CNT'ler), grafit, elmas, amorf karbon, lonsdaleit, buckminsterfulleren (C 60 ), fullerit (C 540 ), fulleren (C56), karbonlu nanotüpler C 70 ) ve camsı karbon 1 , 2 , 3 , 4 . Camsı karbon, yüksek izotropi dahil olmak üzere fiziksel özellikleri nedeniyle en yaygın olarak kullanılan allotroplardan biridir. Aynı zamanda aşağıdaki özelliklere de sahiptir: iyi elektrik iletkenliği, düşük termal genleşme katsayısı ve gaz geçirimsizlik.
Karbon yapıları elde etmek için karbon açısından zengin öncü maddeler aranmaktadır. Bu öncüler, belirli şekillerde mevcut olan ve hatta atık ürünleri de içeren insan yapımı veya doğal ürünler olabilir. Çok çeşitli micr O / nanoyapılar, doğada biyolojik veya çevresel süreçler vasıtasıyla oluşturulur ve geleneksel üretim araçlarını kullanarak yaratılması oldukça zor olan benzersiz özelliklere neden olur. Bu durumda desenlendirme doğal olarak gerçekleştiği için, doğal ve atık hidrokarbon öncülleri kullanarak nanomalzemelerin sentezi, piroliz 5 olarak adlandırılan atıl veya vakumlu bir atmosferde, kolay, tek aşamalı bir termal ayrışma işlemi kullanılarak gerçekleştirilebilir. Yüksek kaliteli grafen, tek duvarlı CNT'ler, çok duvarlı CNT'ler ve karbon noktaları, terebentin yağı, susam yağı gibi tohumlar, lifler ve yağlar dahil olmak üzere bitki kaynaklı öncüllerin ve atıkların termal bozunumu veya piroliziyle üretilmiştir , Neem yağı ( Azadirachta indica ), okaliptüs yağı, hurma yağı ve jatrofa yağı. Ayrıca, kafur ürünleri, çay-yaprak özleri, atık yiyecekler, böcekler, tarımsal atıklar ve gıda ürünleri 6 , 7 ,Son zamanlarda, araştırmacılar gözenekli karbon mikrofiberlerini hazırlamak için ipek kozalarını bile bir ön madde olarak kullandı bile 10 . Genellikle atık madde olarak düşünülen insan saçları, yakın bir zamanda bu ekip tarafından kullanılmıştır. % 50'den fazla karbon içeren yaklaşık% 91 polipeptitten oluşur; Geri kalan kısım oksijen, hidrojen, azot ve kükürt gibi elementlerdir 11 . Saç aynı zamanda çok yavaş bozunum, yüksek gerilme mukavemeti, yüksek ısı yalıtımı ve yüksek elastik geri kazanım gibi çeşitli ilginç özellikler ile birlikte gelir. Son zamanlarda, süper kondansatörler 12'de kullanılan karbon pullarını hazırlamak ve elektrokimyasal algılama için oyuk karbon mikrofiberleri oluşturmak için kullanılmıştır13.
Üç boyutlu (3D) yapıları imal etmek için dökme karbon maddesinin işlenmesi, malzeme çok kırılgan olduğu için zor bir görevdir. Odaklanmış iyonAm 14 , 15 veya reaktif iyon izi 16 bu bağlamda faydalı olabilir, ancak pahalı ve zaman alan süreçlerdir. Desenli polimerik yapıların pirolizine dayanan karbon mikroelektromekanik sistem (C-MEMS) teknolojisi çok yönlü bir alternatifi temsil eder. Son yirmi yılda C-MEMS ve karbon nanotelelektromekanik sistemler (C-NEMS), basit ve ucuz üretim adımları nedeniyle çok dikkat çekti. Geleneksel C-MEMS imalat prosesi iki aşamada gerçekleştirilir: (i) bir polimer öncüsünün ( örneğin bir fotorezistir) fotolitografiyle ve (ii) desenli yapıların piroliziyle desenlendirilmesi. SU8 fotoresistleri gibi ultraviyole (UV) -kurevlenebilir polimer ön maddeleri, fotolitografiye dayalı yapıları modellemek için sıklıkla kullanılır. Genel olarak, fotolitografi işlemi spin kaplama, yumuşak pişirme, UV maruziyeti, sonrası pişirme ve deve için adımları içerirlopment. C-MEMS durumunda; silikon; silikon dioksit; Silisyum nitrid; kuvars; Ve son zamanlarda safir alt tabakalar olarak kullanılmıştır. Foto desenli polimer yapılar oksijensiz ortamda yüksek sıcaklıkta (800-1,100 ° C) karbonlaştırılır. Vakum veya atıl bir atmosferdeki yüksek sıcaklıklarda, karbon içermeyen elementlerin hepsi çıkarılır ve sadece karbon kalır. Bu teknik, elektrokimyasal algılama 17 , enerji depolaması 18 , triboelektrik nanojenerasyon 19 ve elektrokinetik parçacık manipülasyonu 20 dahil olmak üzere birçok uygulama için çok yararlı olan yüksek kaliteli, camsı karbon yapılarının elde edilmesine olanak tanır. Ayrıca, 3D mikroyapıların Yüksek en-boy oranları C-MEMS kullanılarak nispeten kolay hale geldi ve çok çeşitli karbon elektrot uygulamaları 18 , 21 , 22 , 23 , çoğunlukla soy metal elektrotların yerini alıyor.
Bu çalışmada, konvansiyonel olmayan C-MEMS teknolojisi 13 kullanılarak insan saçından oyuk karbon mikrofiberlerin imalatı için basit ve maliyet-etkin bir yolun yakın zamanda geliştirilmesi tanıtıldı. Geleneksel SU8 polimer esaslı C-MEMS süreci de burada açıklanmaktadır. Spesifik olarak, yüksek en-boy oranlı katılar ve oyuk SU8 yapıları için üretim prosedürü 24 açıklanmıştır .