1、碳纳米管1030250031陈聪 碳纳米管的结构 碳纳米管的制备方法 碳纳米管的性能 碳纳米管的应用 谢谢碳纳米管的结构碳纳米管是由单层或多层石墨片碳纳米管是由单层或多层石墨片绕中心按一定角度卷曲而成的无绕中心按一定角度卷曲而成的无缝、中空纳米管缝、中空纳米管(原子排列结构见原子排列结构见图图1)1)。按照所含石墨片层数的不同，按照所含石墨片层数的不同，碳纳米管可以分成单壁碳纳米碳纳米管可以分成单壁碳纳米管和多壁碳纳米管。管和多壁碳纳米管。制备方法 电弧放电法 化学气相沉积法 激光法性能 碳纳米管因其小尺寸效应和独特的分子结构，具有优异的物理化学性能。一维分子材料和六边形完美连接结构使碳纳米管
2、具有质量轻、强度高的特点；较大长径比及sp2、sp3杂化几率不同使碳纳米管具有优良的弹性；直径、螺旋角以及层间作用力等存在的差异使碳纳米管兼具导体和半导体的特性 独特的螺旋状分子结构使碳纳米管构筑的吸波材料具有比一般吸收材料高得多的吸收率。此外，碳纳米管还具有独特的光学性能，良好的热传导性，极高的耐酸、碱性和热稳定性应用 电学应用领域 复合材料领域 碳纳米管的表面化学镀镍 碳纳米管对MWPCVD过程增强金刚石形核电弧放电法 为电弧室充惰性气体保护，两石墨棒电极靠近，拉起电弧，再拉开，以保持电弧稳定。放电过程中阳极温度相对阴极较高，所以阳极石墨棒不断被消耗，同时在石墨阴极上沉积出含有碳纳米管的产
3、物。化学气相沉积法 将有机气体(如乙炔、乙烯等)混以一定比例的氮气作为压制气体，通入事先除去氧的石英管中，在一定的温度下，在催化剂表面裂解形成碳源，碳源通过催化剂扩散，在催化剂后表面长出碳纳米管，同时推着小的催化剂颗粒前移直到催化剂颗粒全部被石墨层包覆，碳纳米管生长结束。激光法 用高能CO2激光或Nd/YAG激光蒸发掺有Fe、Co、Ni或其合金的碳靶制备单壁碳纳米管和单壁碳纳米管束，管径可由激光脉冲来控制 由于CNTs具有很好的电学性能，特别是经高温退火处理消除部分缺陷后的CNTs，导电性能更高，使得目前关于CNTs的应用研究主要集中在电学领域CNTs本身具有端部曲率半径小的结构特点，因此在代
4、替钼针作场发射电极时，具有较低的激发电压，并具有自修补功能，可大大提高视屏系统的效率和功能通过控制生产工艺，使CNTs中的五边形碳环七边形碳环集中于管身中部，可改变CNTs的导电特性，使其具有半导体特性，可用于制作CNTs电子开关和CNTs二极管。电学应用领域 碳纳米管的加人将更有利于发挥该类复合材料的高强度、低膨胀、导电导热性好及耐磨等特性。碳纳米管增强铜基复合材料具有良好的减摩耐磨性能，该复合材料的磨损过程包含饱和阶段和稳态磨损阶段，在稳态磨损阶段主要发生氧化磨损，同时还发生磨粒磨损;碳纳米管体积分数在12%一15%之间时，其润滑和抑制基体氧化的效果较好，因而复合材料的减摩耐磨性能最佳复合
5、材料领域 由于碳纳米管自身不具有催化表面，不能够直接进行表面镀镍，势必要经过一定的表面处理，纯化后的碳纳米管(100K)敏化和活化等，以达到改善碳纳米管表面的活性的目的经过上述预处理的碳纳米管具有良好的表面活性，可以直接进行化学镀镍在碱性条件下，采用硫酸镍为镀液主要成分，柠檬酸钾(K3C6H5O7)为络合剂，次亚磷酸钠(NaH2PO2)为还原剂在碳纳米管表面进行化学镀镍。碳纳米管的表面化学镀镍 对于MWPCVD过程中基体(硅片)表面经过碳纳米管处理能够获得较高的金刚石形核密度，碳纳米管存在的SP3杂化键碳促进了MWPCVD的金刚石形核，同时在沉积过程中提高了基体表面碳浓度从而加快金刚石(膜)生长过程这种增强金刚石彤核的处理方式还具有不损伤基体表面，可利用石英钟罩式MWPCVD设备条件，以及简捷、易行等优点碳纳米管对MWPCVD过程增强金刚石形核
