MXPA06012710A - Produccion de nanotubos de carbono. - Google Patents

Abstract

La invencion se relaciona con la produccion de nanotubos de carbono, de manera mas especifica, la invencion se relaciona con mejoras del metodo de descarga de arco para producir nanotubos de carbono de paredes multiples de alta calidad (MWNT), en el que se evita que la temperatura del anodo se vuelva excesivamente alta proporcionando medios de enfriamiento, en sus partes inferiores orientadas hacia el catodo, y en el que la punta del anodo esta provista con una seccion final estrecha para obtener un mejor control con el inicio de la descarga del arco.

Description

PRODUCCIÓN DE NANOTUBOS DE CARBONO CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con la producción de nanotubos de carbono, de manera más específica la invención se relaciona con mejoras en el método de descarga de arco para producir nanotubos de carbono de paredes múltiples, de alta calidad (M NT) .

ANTECEDENTES Los nanotubos de carbono son estructuras tubulares muy largas y cerradas que pueden ser consideradas una lámina grafitica que se dobla sobre sí misma para formar un cilindro inconsútil el cual termina en ambos extremos en un hemisferio similar a una acanaladura. Los nanotubos de carbono son nanoestructuras únicas que pueden ser consideradas conceptualmente como un alambre cuántico unidimensional debido a su estrecho tamaño y relación de aspecto muy grande. La forma más simple de los nanotubos es el nanotubo de una sola pared (SWNT) , el cual tiene un espesor de un átomo en la pared y típicamente diez átomos alrededor de la circunferencia. También se conocen estructuras de paredes múltiples donde dos o más hojas grafiticas apiladas se doblan sobre sí mismas para formar dos o más nanotubos concéntricos similares a la estructura de una muñeca Rusa. Esta estructura de paredes múltiples con frecuencia se denota como un nanotubo de carbono de paredes múltiples (MWNT) . Después del descubrimiento de los nanotubos de carbono en 1991, se comprendió que los nanotubos de carbono pueden ser considerados como la última fibra de carbono formada de revestimientos inconsútiles cerrados perfectamente grafitados los cuales muestran propiedades mecánicas y electrónicas únicas que son muy sensibles a su geometría y dimensiones [1] . Una década más tarde, una actividad de investigación exhaustiva ha establecido que los nanotubos de carbono son, casi con certeza, la molécula más fuerte, rígida y tenaz que pueda ser producida, el mejor conductor molecular posible de calor y electricidad. En un sentido el nanotubo de carbono es un polímero novedoso hecho por el hombre además del nylon, polipropileno y Kevlar. Dicho de otro modo, es una fibra "de grafito" novedosa, pero ahora con la mayor fuerza de resistencia posible final. Dicho de otro modo también es una nueva especie en química orgánica, y potencialmente en biología molecular también, una molécula de carbono con una propiedad casi extraña de conductividad eléctrica y del acero superresistencia [2] . De este modo el potencial del nanotubo de carbono en la ciencia de los materiales, química y física y varios campos industriales es obviamente vasto. Por lo tanto existe una inmensa expectación y actividad de investigación en el mundo hoy en día para desarrollar nuevos materiales, aplicaciones y productos que impliquen a los nanotubos de carbono en una variedad de campos como material de refuerzo para composiciones, cerámicas y metales, como componente conductor en composiciones, como electrodos de batería, como medio de almacenamiento de energía, en aplicaciones de semiconductores como elementos de iluminación de rayos catódicos, pantallas de panel plano, tubos de descarga de gas para telecomunicaciones, como nanosondas y detectores, etc. Sin embargo, existe especialmente un obstáculo que tiene que ser resuelto antes de que los nanotubos de carbono sean ampliamente usados en materiales industriales; a la fecha no se conocen métodos de producción que hayan sido considerados exitosos para aquellos niveles de producción en masa necesarios para reducir los costos de producción de esos nanotubos a niveles de costo que un consumidor dado pueda sufragar. De este modo, hasta ahora los nanotubos de carbono únicamente han encontrado uso en productos de nichos tecnológicos superiores optimizados en funcionalidad y otras aplicaciones donde el precio es de poca importancia. Si el potencial de las propiedades muy prometedoras de los nanotubos de carbono se hicieran realidad en productos de consumo típicos como prendas de vestir, dispositivos electrónicos, baterías, etc, los costos de producción deberían ser sustancialmente menores a los niveles actuales. Este es especialmente el caso para aquellas cualidades de los MWNT con los que esta solicitud está relacionada.

TÉCNICA ANTERIOR Se descubrió en 1992 que el método de arco de descarga usado para producir filamentos de carbono podría ser modificado para producir MWNT de alta calidad. Este método es descrito completamente en las páginas 140-148 [1] y se incluye en su totalidad como referencia en esta solicitud. Este método y aparato será denotado como el método de descarga de arco convencional en esta solicitud. El método de descarga de arco convencional emplea plasma, formado en el gas helio cuando se hacen pasar corrientes de CD altas a través de un ánodo y cátodo opuestos (en forma de varillas de carbono) en una atmósfera de helio, para evaporar los átomos de carbono del ánodo que posteriormente se condensan sobre el cátodo y para formar MWNT y otras estructuras de carbono. De esta manera, el ánodo de carbono se consume gradualmente y el depósito crece en consecuencia sobre el cátodo. El depósito obtendrá la misma forma que el ánodo. Si por ejemplo se perfora un orificio longitudinal en el centro del ánodo, el depósito también tendrá ese orificio.

Debido a las altas temperaturas necesarias para evaporar el carbono, el proceso debe ser efectuado en una atmósfera inerte, y típicamente se emplea una atmósfera de helio de aproximadamente 500 Torr, las densidades de corriente típica son de aproximadamente 150 A/cm2 (área de sección transversal del ánodo) , el voltaje aplicado es de aproximadamente 20 V, la distancia entre el ánodo y el cátodo es de aproximadamente 1 mm, el diámetro del ánodo es del orden de 5-10 mm, y la velocidad de crecimiento cilindrica del depósito será del orden de 1-2 mm/min. Las temperaturas en la zona de plasma son típicamente del orden de 3000-4000°C. De la experiencia parece ser que el control cuidadoso de la corriente durante el proceso es necesario. Demasiada corriente fundirá el material en un sólido inútil, mientras que muy poca corriente dará como resultado una velocidad de depósito lenta. El desafío es por lo tanto mantener un flujo de corriente medio tan estable como sea posible. La experiencia también ha mostrado que el cátodo deberá ser enfriado efectivamente para obtener las mejores condiciones para la condensación de los nanotubos de carbono. Típicamente, el depósito sobre el cátodo será una varilla cilindrica con un revestimiento duro externo de un material fusionado y no útil (nanotubos y nanopartículas fusionadas juntas) , y un núcleo fibroso negro que contenga aproximadamente dos tercios de nanotubos y un tercio de nanopartículas (partículas grafiticas poliédricas también conocidas como cebollas de carbono) . Un problema prevaleciente para esta tecnología de descarga de arco ha sido la velocidad de deposición relativamente lenta de 1-2 mm/min y los diámetros relativamente estrechos de los ánodos de carbono de unos cuantos mm. De este modo, las velocidades de producción son muy pequeñas para hacer este método viable para la producción en masa de nanotubos de carbono para los mercados de consumo. Aún cuando puedan contemplarse grandes series de reactores de plasma de modo que la producción total pueda ser de muchos kilogramos por minuto, la inversión y costos de mantenimiento serán demasiado pesados para llevar los costos de producción a niveles que permitan que los nanotubos reemplaces las fibras de carbono tradicionales en productos de consumo como plásticos, composiciones, dispositivos electrónicos, etc. Por lo tanto, si el nanotubo de carbono va a sustituir las fibras de carbono más baratas,, la capacidad de producción de cada reactor de plasma deberá ser mejorada sustancialmente con relación a los niveles actuales. Y puesto que la dependencia de la temperatura del proceso de formación de los nanotubos hace difícil, sino es que imposible, incrementar de manera suficiente las velocidades de deposición para lograr este objetivo, la única opción es incrementar los diámetros de los ánodos de carbono. Sin embargo, el escalamiento ascendente del ánodo es complicado por un problema mayor: las densidades de corriente que fluyen a través de los electrodos disminuyen cuando el diámetro del electrodo se incrementa, dando como resultado velocidades de deposición sustancialmente más bajas y características erróneas del depósito formado. Otro problema encontrado cuando se usan electrodos más amplios es que el plasma tiende a ser irregular, de modo que el control del espacio entre el electrodo es probablemente el punto más crítico del proceso. Se ha observado que las puntas de los electrodos no permanecen lisas y planas durante la descarga. Cuando la deposición del nanotubo procede, las superficies de la punta cambian continuamente en una forma errática. La deposición de nanotubo ocurre preferiblemente en algunas partes del cátodo mientras que las partes orientadas del ánodo son consumidas excesivamente. Por lo tanto es importante encontrar una forma de mantener las puntas de los electrodos tan uniformes como sea posible. Los inventores han observado que haciendo girar los electrodos uno en relación a otro da únicamente una solución parcial al problema, puesto que la rotación únicamente funciona para mantener la superficie del ánodo relativamente plana.

Las irregularidades del depósito del cátodo tienden, por otro lado, a ser amplificadas. Este problema aumentará con el incremento de los diámetros, y necesita ser resuelto.

OBJETIVO DE LA INVENCIÓN El objetivo principal de esta invención es por lo tanto proporcionar un método y un aparato basado en la tecnología de arco de descarga convencional que permite el uso de electrodos con diámetros más grandes para la producción de MWN1 de alta calidad. También es un objetivo de esta invención proporcionar un método basado en la tecnología de descarga de arco convencional que da un mejor control con los gradientes de temperatura en el electrodo para permitir el uso de diámetros de electrodo grandes y densidades de corriente reducidas.

LA INVENCIÓN Los objetivos de la invención pueden ser obtenidos, por las características definidas en las reivindicaciones anexas y la siguiente descripción de la invención. La invención se basa en el descubrimiento de que la conductividad eléctrica del carbono disminuye a temperaturas que se aproximan al punto de evaporación, y que esto produce una mayor resistencia en la sección inferior cerca de la punta del ánodo debido al calor conducido de la zona de evaporación y hacia el material que forma el cuerpo del ánodo. Se espera que este problema se vuelva más severo con diámetros más grandes de los electrodos, probablemente debido a que una fracción más pequeña de la energía calorífica de la zona de evaporación en el espacio entre el ánodo y el cátodo puede escapar como radiación de calor puesto que las puntas de electrodo con áreas superficiales más grandes que absorberán una mayor fracción del calor generado por el plasma dentro del espacio. También, el calor generado dentro del electrodo por el flujo de corriente es disipado principalmente vía radiación. De este modo, debido a una disminución de la relación superficie/volumen con diámetros más grandes, deberá esperarse a que esta disipación se vuelva más eficiente para diámetros más grandes. De este modo de acuerdo a esta invención, el problema con el incremento de la resistencia eléctrica en el ánodo puede ser resuelto o al menos reducido sustancialmente proporcionando medios de enfriamiento que controlen/hagan disminuir la temperatura en el ánodo en sus partes más inferiores orientadas hacia el cátodo. Por parte inferior se entiende la sección final de la varilla del ánodo que no está conectada a la base, es decir la punta o sección inferior orientada hacia el cátodo. Este enfriamiento del ánodo no deberá ser confundido ' con el enfriamiento convencional de los electrodos donde las bases de los electrodos están equipadas con dispositivos de enfriamiento de agua. El enfriamiento de la base por supuesto no proporcionará un control satisfactorio de la temperatura en el extremo opuesto de la varilla del ánodo debido a un contacto térmico insuficiente entre la punta del ánodo y el dispositivo de enfriamiento en la base. En una modalidad preferida de la invención, el enfriamiento de agua de la sección inferior del ánodo es proporcionado colocando un bloque de cobre enfriado por agua, de forma anular alrededor de la sección inferior del ánodo, véase la Figura 2. Por sección inferior se entiende el extremo opuesto de la base, es decir, la sección final que comprende la punta del ánodo. El bloque de cobre tiene un orificio central pasante con un diámetro interno que es ligeramente mayor que el diámetro externo del ánodo, y la varilla del ánodo se inserta coaxialmente desde arriba del centro de este orificio pasante y se baja hasta que se proyecta ligeramente por debajo del plano inferior del bloque de cobre. Esta posición debe por supuesto ser mantenida bajando el electrodo del ánodo de acuerdo con la velocidad a la cual se consuma durante la producción. La idea inventiva de proporcionar el enfriamiento de la punta del ánodo para obtener un mejor control con la temperatura en esta sección del ánodo puede por supuesto no limitarse al uso de bloques de- cobre enfriados con agua, sino que puede implementarse con otros dispositivos de enfriamiento concebibles conocidos por un experto en la técnica. El uso del bloque de cobre enfriado con agua ha sido probado con electrodos con un diámetro de 25 mm. De acuerdo con la suposición de que temperaturas muy altas incrementan la resistencia a la conductividad eléctrica en el ánodo, se obtuvo un mejor control con el flujo de corriente con mucho menos caída de corriente aplicando el enfriamiento activo de la sección inferior del ánodo, mostrando que es posible incrementar las velocidades de producción en cada reactor incrementando el diámetro • de los electrodos. También se encontró que la temperatura en la cámara durante el proceso es mucho menor con el bloque de enfriamiento, y de éste modo el desgaste térmico sobre los componentes del reactor se reducirá en consecuencia. También se han encontrado algunos resultados benéficos inesperados cuando se aplica la invención. Por ejemplo se ha observado que el ánodo permanece relativamente plano durante el proceso, aún si los electrodos no se hacen girar uno en relación al otro cuando la temperatura de la punta del ánodo se hace disminuir debido al enfriamiento activo. Esta observación puede ser explicada por el hecho de que la distribución de corriente en el ánodo es probablemente más homogénea cuando el ánodo es enfriado, debido a que los gradientes térmicos se reducen. El enfriamiento de la punta del ánodo aparece como una solución alternativa para mantener su superficie plana. Otra ventaja inesperada del enfriamiento de la invención es que la producción de hollín se reduce en un factor de 2 en comparación con las técnicas anteriores sin ese enfriamiento. Este es el resultado especialmente ventajoso puesto que contribuye a incrementar el rendimiento en un mayor grado de lo que se esperaba del solo aumento del diámetro de los electrodos. La invención no deberá considerarse restringida a electrodos con diámetro de aproximadamente 10-25 mm, sino que puede, por supuesto, ser aplicada a cualquier diámetro concebible de electrodos hasta el diámetro de varios metros de magnitud. Otro problema con el empleo de electrodos con diámetros más grandes es el inicio del arco y el mantenimiento de una velocidad de ignición uniforme y de este modo con una forma uniforme de la punta del ánodo. Los inventores han descubierto que este problema puede ser resuelto o al menos reducidos sustancialmente proporcionando un estrechamiento de la punta del ánodo. De esta manera, la superficie de contacto entre los dos electrodos durante el contacto inicial se reduce significativamente, y la corriente es forzada a pasar a través de un área no restringida, de modo que la corriente que fluya a través de los electrodos disminuya considerablemente. En el punto de contacto, la alta densidad de corriente (es decir la relación de corriente/ sección) induce localmente un incremento importante de la temperatura y el extremo orientado se evapora rápidamente. Usando este método, por lo tanto es posible comenzar con electrodos relativamente planos . El tamaño del extremo orientado deberá ser colocado de acuerdo al diámetro de los electrodos. Si el diámetro del punto es demasiado pequeño, la corriente que fluye a través de los electrodos durante el contacto no será suficiente para incrementar suficientemente la temperatura de los electrodos y el arco se extinguirá tan pronto el extremo orientado se consuma. Un ejemplo de un ajuste preferido en el caso de electrodos de diámetro de 12 mm es una punta de una longitud de lmm y un diámetro de 2.5 mm. En general, el diámetro del extremo orientado deberá estar dentro del intervalo de a 1/8 del diámetro de ánodo. Un problema más cuando se trabaja con diámetros más grandes es que el control del espacio se vuelve más importante. Los experimentos han demostrado que las mejores condiciones para la producción de material de nanotubo coinciden con un espacio promedio de 1-3 mm entre los electrodos pero pueden ser usados espacios de hasta 12 mm siempre que se tomen algunas precauciones (véase más adelante) . Se ha observado que el espesor del revestimiento externo duro (que no contiene nanotubos) se reduce significativamente cuando se usan esos espacios grandes. Esto sugiere que la temperatura del depósito del cátodo puede ser menor cuando se incremente el espacio entre los electrodos. Sin embargo, la mayor desventaja de este método es que la velocidad de producción del nanotubo también disminuye considerablemente. Por lo tanto no es pertinente mantener un espacio grande cuando se trabaje con electrodos con un diámetro de 12 mm pero puede ser necesario con electrodos más grandes, especialmente si la disipación de calor del plasma se torna en un problema mayor. Otra ventaja de usar espacios grandes es que no se requieren sistemas sofisticados para el control del movimiento de los electrodos. El espacio puede simplemente ser ajustado verificando la corriente y manteniendo esta constante. Sin embargo, el espacio debe incrementarse muy gradualmente. La razón es que la corriente cae rápidamente cuando la distancia entre los electrodos excede de aproximadamente 3-4 mm. Para contrarrestar la disminución de la corriente, el voltaje debe por lo tanto incrementarse gradualmente a medida que aumente el espacio. Como precaución, es mejor esperar de 1-2 minutos después de que haya sido iniciada la descarga antes de aumentar el espacio. Un incremento prematuro del espacio frecuentemente conduce a la extinción del arco, probablemente debido a que no se ha establecido aún. Las características de la invención de aplicar enfriamiento activo de las secciones inferiores de la punta del ánodo y proporcionar un estrechamiento de la punta pueden ser implementadas en todos los reactores de descarga de arco convencional conocidos para producir nanotubos de carbono con un dispositivo para enfriar la punta del ánodo para mantener un mejor control de la temperatura y flujo de corriente. Por reactores de descarga de arco convencionales se entienden reactores como se describen en la sección de la técnica anterior donde dos electrodos de carbono están opuestos entre sí con un espacio entre ellos en una atmósfera inerte. Un ejemplo de esos reactores se presenta en la página 143 de [1], otro se da en la figura 2 de [4]. Usualmente, cada electrodo será montado sobre bases giratorias enfriadas con agua, de modo que sea posible hacer girar los electrodos uno en relación al otro. El tamaño del espacio de las puntas de los electrodos opuestos puede ser controlado estrictamente y ajustado para mantener la caída de voltaje óptima sobre el espacio, y de este modo controlar la densidad de corriente a través de los electrodos. Cuando se aplique un potencial de CD adecuado en esas bases, la corriente de CD fluirá a través de los electrodos y a través del espacio entre ellos para formar el plasma. Este plasma calentará la punta del ánodo hasta un grado que haga que los átomos de carbono se evaporen y migren al cátodo enfriado por agua y se depositen allí. Esos reactores son bien conocidos por aquellos expertos en la técnica y no necesitan mayor descripción aquí. Por diámetros más grandes de los electrodos se entiende de aproximadamente 10 mm de diámetro y el tamaño muy prácticamente concebible por arriba de 10 mm.

LISTA DE FIGURAS La Figura 1 muestra un dibujo esquemático de un reactor de descarga de arco convencional de la técnica anterior de acuerdo a [4] La Figura 2 muestra una vista en corte transversal del lado del ánodo provisto con un bloque de cobre enfriado por agua de acuerdo a una modalidad preferida de la invención. La Figura 3 muestra una vista en corte transversal del lado del ánodo de acuerdo a la invención y el inicio del arco. La Figura 4 muestra un diagrama que presenta la corriente a través del ánodo como función de tiempo sin enfriamiento del ánodo.

La Figura 5 muestra un diagrama que presenta la corriente a través del ánodo como función del tiempo con enfriamiento activo del ánodo de acuerdo a la invención.

VERIFICACIÓN DE LA INVENCIÓN La invención será ahora descrita con mayor detalle, por medio de experimentos de verificación efectuados sobre una modalidad preferida de la invención. La primera serie de pruebas de verificación se efectúa para probar la suposición de que la conductividad eléctrica del carbono disminuya a temperaturas más altas, de modo que sea la temperatura de la punta del ánodo el factor limitante sobre la corriente a través de los electrodos.

Primera serie de experimentos : El ánodo fue enrollado en una hoja de grafito para incrementar su aislamiento térmico. La hoja de grafito fue mantenida en contacto con el ánodo por medio de varios anillos de fieltro de grafito apilados uno sobre otro (veáse la Figura 3) , lo cual también ayudó a mejorar el aislamiento del ánodo. A propósito, la punta del ánodo se dejó sin aislar. La corriente con un ánodo de un diámetro de 12 mm sin aislar usualmente fluctúa de 180 a 200 A. En el presente caso, se midió una corriente muy similar inicialmente. Sin embargo, se observó una caída de corriente significativa tan pronto la distancia de la punta de la parte aislada del electrodo fue menor de ~1.5 cm. El experimento se detuvo cuando la punta del ánodo se dejó de ver. En ese momento, la corriente había caído a 120 A (figura 4) . La explicación más plausible es que la caída de corriente se correlaciona con un incremento de la temperatura de la punta del ánodo a medida que la distancia entre la punta y la parte aislada se vuelve menor. 2 da serie de experimentos: Para confirmar la suposición de que la disminución de la conductividad eléctrica a altas temperaturas, se efectúa un conjunto de experimentos complementarios usando una configuración diferente diseñada para reducir la temperatura de la punta del ánodo. Los experimentos se efectuaron con ánodos muy cortos. (Los electrodos se montaron sobre sujetadores de cobre enfriados por agua. Reduciendo la longitud del ánodo, es posible mejorar el enfriamiento de la punta, y por lo tanto, reducir su temperatura) . Se efectuaron tres experimentos sobre electrodos con un diámetro de 26 mm con longitudes cada vez más cortas (respectivamente 2.5, 1.5 y 1 cm) . Como se esperaba, se observó que la corriente se incrementaba cuando se hacía disminuir la longitud del ánodo, véase la figura 5. Este resultado muestra que un incremento de la temperatura en la punta del ánodo de carbono conduce a una disminución de la corriente que fluye a su través.

REFERENCIAS 1 Ebbesen, T.W. (ed.), "Carbón Nanotubes, preparation and properties", CRC Press Inc. 1997, preface. 2 Dresselhaus M.S. et al. (ed. ) , « Carbón Nanotubes, synthesis, structure, properties and applications », Springer Verlag, Topics in Applied Physics, Vol 80, fpreword by Richard E. Smalley. 3 Ebbesen, T.W. and Ajayan, P.M., Nature 358, 1992, 220-222. 4 Colbert, D.T. et al., "Growth and Sintering of Fullerene Nanotubes", Science, vol. 266, 1994

Claims (7)

1. REIVINDICACIONES 1. Un método para producir nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWNT) en un método de descarga de arco que comprende un par de electrodos de varillas de carbono colocados en un recipiente cerrado resistente a la presión lleno con helio puro a 100-1000 Torr, donde un extremo de cada electrodo de la varilla de carbono son colocados orientados entre sí con un espacio del orden de 0,1-12 mm, y donde se hace pasar una corriente del orden de 50-300 A por cm2 de área de sección transversal del ánodo a través de los electrodos, caracterizado porque la temperatura del ánodo es controlada proporcionando enfriamiento activo en al menos una sección del ánodo cerca de la zona de plasma.
2. 2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el enfriamiento es proporcionado insertando el ánodo a través del centro del orificio de un bloque de cobre enfriado por agua de forma anular, de modo que la punta del ánodo se proyecte ligeramente hacia fuera del lado opuesto del bloque de cobre.
3. 3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la punta del ánodo está provista con un estrechamiento, y porque la descarga de arco es iniciada por el contacto físico del estrechamiento de ánodo con la superficie extrema del cátodo antes de que el potencial eléctrico sobre los electrodos cree una corriente eléctrica que fluye a través de los electrodos.
4. 4. Método según la reivindicación 3, caracterizado porque la colocación inicial del ánodo se mantiene 1-2 minutos después del inicio de arco, antes de que el espacio aumente a su posición de funcionamiento óptimo.
5. 5. El ánodo de carbono para la producción de nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWNT) en un reactor de descarga de arco de carbono, donde el cuerpo principal del ánodo consiste de un cilindro hecho de carbono elemental, cilindro caracterizado porque la sección final o punta del ánodo está equipada con un cilindro final de carbono elemental con un diámetro de aproximadamente H del diámetro del cuerpo principal del ánodo y con una longitud de aproximadamente 1 mm.
6. 6. El reactor para la producción de nanotubos de carbono de paredes múltiples (MWNT) por el método de descarga de arco de carbono, donde el reactor resistente a la presión es suficientemente grande para abarcar: - un ánodo y un cátodo de carbono en forma de varilla y- donde los electrodos son colocados a lo largo del mismo eje cabeza a cabeza con una cierta distancia o espacio entre ellos, - bases de electrodos giratorias, enfriadas con agua, - medios para hacer pasar una corriente eléctrica cuidadosamente controlada en el intervalo de 50-300 A/cm2 del área de sección transversal del ánodo a través de los electrodos y sobre el espacio entre ellos para crear una descarga de arco, - medios para regular y mantener el espacio correcto entre los electrodos durante la producción, - medios para hacer girar los electrodos uno en relación al otro, - medios para proporcionar una atmósfera de gas noble con presión controlada en el intervalo de 100 - 500 Torr en el reactor, y - un recipiente resistente a la presión que abarca todo el equipo mencionado anteriormente, caracterizado porque el reactor también comprende medios para el enfriamiento activo de al menos una sección del cuerpo principal o sección final (punta) del ánodo.
7. 7. Reactor según la reivindicación 6, caracterizado porque los medios para el enfriamiento activo del cuerpo principal y la sección final (punta) del ánodo abarca un bloque de cobre enfriado por agua, de forma anular, alrededor de la sección inferior del ánodo.