journal article·2026-01-23Open access

Low-Temperature Plasma-Enhanced Growth of Highly Aligned Carbon Nanotube Forests for Multifunctional Basalt Fabrics

Ginevra Lalle, Ravi P. Yadav, Ilaria Rago, Gianluca Cavoto, Francesco Pandolfi, Susanna Romano, Monica Orsini, Giovanni Sotgiu, Elisabetta Petrucci, Maria Paola Bracciale, Irene Bavasso, Fabrizio Sarasini, Jacopo Tirillò

ACS Applied Nano Materials· Volume 9· Issue 3

Abstract

High Resolution Image Download MS PowerPoint Slide This study presents a low-temperature, external catalyst-free method for synthesizing dense forests of vertically aligned carbon nanotubes (VA-CNTs) directly on basalt fabrics, aiming to enhance their effectiveness as structural reinforcements in polymer matrices while imparting additional functionalities, including electrochemical behavior for combined structural and energy storage applications. By systematically varying the processing temperature, the iron oxides inherently present in basalt fibers are found to be uniformly activated as in situ catalysts via hydrogen annealing at 460 °C, whereas plasma-enhanced chemical vapor deposition (PE-CVD) allows for the synthesis of VA-CNTs at temperatures as low as 510 °C. The optimized PE-CVD process at 460/510 °C yields dense, well-aligned VA-CNT arrays with structural quality superior to thermally grown CNTs, while the processing temperatures significantly below conventional CVD temperatures (>700 °C) mitigate the thermal degradation of the fiber tensile properties. Electrochemical characterization reveals enhanced capacitive behavior of CNT-modified basalt electrodes combined with a starch-based polymer electrolyte, offering promising prospects for developing sustainable energy storage devices from eco-friendly composite materials based on mineral fibers and biobased matrices.
Source: openalex_inverted_index · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Carbon Nanotubes in Composites · Supercapacitor Materials and Fabrication · Fiber-reinforced polymer composites

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Department of Chemical Engineering Materials Environment, “Sapienza” Università di Roma, Via Eudossiana 18, 00184 Rome, Italy

Dipartimento di Fisica, “Sapienza” Università di Roma and INFN Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185 Rome, Italy

INFN Sezione di Roma, Piazzale Aldo Moro 2, 00185 Rome, Italy

Department of Industrial, Electronic and Mechanical Engineering, Roma Tre University, Via Vito Volterra 62, 00146 Rome, Italy

Funding

Sapienza Universit? di Roma · Ministero dell'Universit? e della Ricerca

References (69)

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