Koolstofnanolfibers

Koolstofnanolfibers (CNF’s) zijn dunne, buisvormige structuren die bestaan uit koolstofatomen gerangschikt in een kristallijne grafeenlaag. De diameters van individuele nanolfibers variëren meestal tussen 10 nm en 200 nm, terwijl hun lengte kan oplopen van enkele micrometers tot meerdere millimeters, waardoor ze een zeer hoog aspectverhouding hebben. Door hun grafietachtige structuur vertonen CNF’s een hoge treksterkte, goede elektrische geleiding en uitstekende thermische geleidbaarheid, eigenschappen die ze aantrekkelijk maken voor diverse technische toepassingen.

De productie van koolstofnanolfibers gebeurt meestal via een katalytisch chemisch dampfaseproces (CCVD) waarbij een koolwaterstofgassen (bijvoorbeeld acetylen of methanol) over een metaalcatalysator (zoals ijzer, nikkel of kobalt) worden geleid. De koolstofdepositie leidt tot de groei van de nanolfibers op het katalysatordeeltje; variaties in temperatuur, gasstroom en katalysatorformulering bepalen de diameters, wandstructuur (amorfe, turbostratische of kristallijne) en de aanwezigheid van functionele groepen op het oppervlak.

Koolstofnanolfibers vinden toepassingen in versterkte composietmaterialen, waar hun hoge sterkte‑gewichts‑verhouding de mechanische prestaties van polymeren, cement en metalen verbetert. In de elektronica worden ze gebruikt voor elektroden in supercondensatoren, lithium‑ionbatterijen en als geleidende inkten. Hun thermische geleidbaarheid maakt ze geschikt voor warmte­afvoer in micro‑elektronische componenten. Verder worden CNF’s onderzocht voor filtration, katalyse en biomedische doeleinden zoals weefselengineering.

Wat betreft veiligheid, tonen studies dat de toxiciteit van CNF’s afhankelijk is van lengte, diameter en oppervlakte‑chemie. Langere vezels kunnen gedrag vertonen dat vergelijkbaar is met asbest; daarom worden beschermende maatregelen aanbevolen bij productie en verwerking. Regelgeving en standaardisatie van blootstellingslimieten worden internationaal ontwikkeld om risico’s te beheersen.