流延膜生產(chǎn)線    

碳納米管

1991年,日本NEC公司基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)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(yàn)石墨電弧設(shè)備中產(chǎn)生的球狀碳分子時(shí)，意外發(fā)現(xiàn)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(guān)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(jié)構(gòu)日趨完美。在納米碳管發(fā)現(xiàn)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(diǎn)）。人們自然會(huì)聯(lián)想到，是不是還存在一維的晶體碳呢？自1991年Iijima發(fā)現(xiàn)了碳納米管后，這個(gè)問(wèn)題最終有了答案。

①結(jié)構(gòu) 采用高分辨率電鏡技術(shù)碳納米管的結(jié)構(gòu)現(xiàn)察證明，多層碳納米管一般由幾個(gè)判幾十個(gè)單壁碳納米管同軸構(gòu)成，管間距0.34mm左右，這相當(dāng)于石墨（002）面間距，碳納米管的直徑為零點(diǎn)幾納米至幾十納米，每個(gè)單壁管側(cè)面由碳原子六邊形組成，一般為幾十納米至微米級(jí)。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(jié)構(gòu)，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(diǎn)陣二維石墨片是如何“卷起來(lái)”形成圓桶形的。

②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(jìn)行直流電弧放電法外，碳?xì)浠衔锏臒峤夥ㄒ餐瑯涌色@得大量碳納米管，通過(guò)乙炔在 Co 或 Fe 等催化劑粒子上熱解長(zhǎng)出幾十納米長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)，但有催化劑的情況下也可能生長(zhǎng)多壁碳納米管。有人在電弧放電陽(yáng)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(yīng)用 碳納米管具有獨(dú)特的電學(xué)性質(zhì)，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(yùn)動(dòng)，徑向運(yùn)動(dòng)受限制，因此，它們的波矢是軸向的，只需要無(wú)限小的能量就能將一個(gè)電子激發(fā)到一個(gè)空的激發(fā)態(tài)，具有金屬性。因此，多數(shù)碳納米管是良好的電導(dǎo)體，與工程塑料復(fù)合后，可賦予工程塑料抗靜電性和導(dǎo)電性。碳納米管具有與金剛石相同的熱導(dǎo)性和獨(dú)特的力學(xué)性質(zhì)，其拉伸強(qiáng)度比鋼高100 倍，延伸率達(dá)百分之幾，并具有好的可彎曲性。這些十分優(yōu)良的力學(xué)性能使它們有潛在的應(yīng)用前景。例如，它們可用作工程塑料的增強(qiáng)材料，大大提高工程塑料的力學(xué)性能。