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        Date:2021/5/14 8:57:35 / Read: / Source:本站

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        碳納米管

        1991年,日本NEC公司基礎研究實驗室的電子顯微鏡專家Iijima在高分辨率投射電子顯微鏡下檢驗石墨電弧設備中產生的球狀碳分子時,意外發現了由管狀的同軸納米管組成的碳分子,這就是今天被廣泛關注的碳納米管。從石墨,金剛石到富勒碳,再到碳納米管,晶體碳的結構日趨完美。在納米碳管發現之前,在晶體碳的同素異形體中,石墨是二維(面),金剛石是三維(體),C60是零維的(點)。人們自然會聯想到,是不是還存在一維的晶體碳呢?自1991年Iijima發現了碳納米管后,這個問題最終有了答案。

         

        ①結 采用高分辨率電鏡技術碳納米管的結構現察證明,多層碳納米管一般由幾個判幾十個單壁碳納米管同軸構成,管間距0.34mm左右,這相當于石墨(002)面間距,碳納米管的直徑為零點幾納米至幾十納米,每個單壁管側面由碳原子六邊形組成,一般為幾十納米至微米級。兩端由碳原于的五邊形封頂。單壁碳納米管可能存在三種類型的結構,分為單壁納米管、鉅齒形銷米管和于性形納米管,這些類型的碳納米管的形成取決于碳原子的六角點陣二維石墨片是如何“卷起來”形成圓桶形的。

         

        碳納米管的制備、碳納米管的制備方法很多,除了用碳棒做電極進行直流電弧放電法外,碳氫化合物的熱解法也同樣可獲得大量碳納米管,通過乙炔在 Co 或 Fe 等催化劑粒子上熱解長出幾十納米長的碳納米管,有的為線圈形。在充氧及稀釋劑的低壓腔中燃燒乙炔、苯或乙烯等也獲得了碳納米管。多壁碳納米管的生長不需要催化劑,單壁碳納米管只有在催化劑的作用下才能生長,但有催化劑的情況下也可能生長多壁碳納米管。有人在電弧放電陽極碳棒尖端置入 Fe或 Co 催化劑,獲得了單壁碳納米管。

         

        ③ 特性和應用 碳納米管具有獨特的電學性質,這是由于電子的量子限域所致,電子只能在單層石墨片中沿納米管的軸向運動,徑向運動受限制,因此,它們的波矢是軸向的,只需要無限小的能量就能將一個電子激發到一個空的激發態,具有金屬性。因此,多數碳納米管是良好的電導體,與工程塑料復合后,可賦予工程塑料抗靜電性和導電性。碳納米管具有與金剛石相同的熱導性和獨特的力學性質,其拉伸強度比鋼高100 倍,延伸率達百分之幾,并具有好的可彎曲性。這些十分優良的力學性能使它們有潛在的應用前景。例如,它們可用作工程塑料的增強材料,大大提高工程塑料的力學性能。

         

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