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1、碳納米管看及其產(chǎn)業(yè)化姓名：劉佳班級：化學二班學號：2008600213在1991年F1本NEC公司基礎研究實驗室的電子顯微鏡專家飯島（Iijima）在高分辨透射電子顯微鏡下檢驗石墨電弧設備屮產(chǎn)生的球狀碳分子時，意外發(fā)現(xiàn)了由管狀的同軸納米管組成的碳分子，這就是現(xiàn)在被稱作的uCarbonnanotube”,即碳納米管，又名巴基管。1993年。S.Iijima等和DS。Bethune等同時報道了采用電弧法，在石墨電極中添加一定的催化劑，可以得到僅僅具有一層管壁的碳納米管，即單壁碳納米管產(chǎn)物。1997年，AC.Dillon等報道了單壁碳納米管的中空管可儲存和穩(wěn)定氫分子，引起廣泛的關注。和關的實驗研究和
2、理論計算也相繼展開。初步結呆表明：碳納米管自身重量輕，具有中空的結構，可以作為儲存氫氣的優(yōu)良容器，儲存的氫氣密度甚至比液態(tài)或固態(tài)氫氣的密度還髙。適當加熱，氫氣就可以慢慢釋放出來。研究人員正在試圖用碳納米管制作輕便的可攜帶式的儲氫容器。據(jù)推測，單壁碳納米管的儲氫量可達10%（質(zhì)量比）。此外，碳納米管還可以用來儲存甲烷等其他氣體。碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應用前景也不斷地展現(xiàn)出來。結構：碳納米管具有典型的層狀小空結構特征，構成碳納米管的層片Z間存在一定的夾角碳納米管的管身是準圓管結構，并且
3、大多數(shù)由五邊形截面所組成。管身由六邊形碳環(huán)微結構單元組成，端帽部分由含五邊形的碳環(huán)組成的多邊形結構，或者稱為多邊錐形多壁結構。是一種具有特殊結構（徑向尺寸為納米量級，軸向尺寸為微米量級、管子兩端基本上都封口）的一維量子材料。它主要由呈六邊形排列的碳原子構成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離，約為0.34nm,直徑一般為2?20nni。力學性能由于碳納米管屮碳原子采取SP2雜化，相比SP3雜化，SP2雜化屮S軌道成分比較大，使碳納米管具有高模量、高強度。碳納米管具有良好的力學性能，CNTs抗拉強度達到50?200GPa,是鋼的100倍，密度卻只有鋼的1/6,至少比常規(guī)石墨纖維高一個
4、數(shù)量級；它的彈性模量可達lTPa,與金剛石的彈性模量相當，約為鋼的5倍。對于具有理想結構的單層壁的碳納米管，其抗拉強度約SOOGPao碳納米管是日前可制備出的具有最高比強度的材料。碳納米管的硬度與金剛石相當，卻擁有良好的柔韌性，可以拉伸。碳納米管的長徑比一般在1000:1以上，是理想的高強度纖維材料。莫斯科大學的研究人員曾將碳納米管置于1011MPa的水壓下（和當于水下10000米深的壓強），由于巨大的壓力，碳納米管被壓扁。撤去壓力后，碳納米管像彈簧一樣立即恢復了形狀，表現(xiàn)出良好的韌性。這啟示人們可以利用碳納米管制造輕薄的彈簧，用在汽車、火車上作為減震裝置，能夠大大減輕重量。此外，碳納米管的熔
5、點是H前已知材料中最高的。導電性能碳納米管上碳原子的P電子形成大范I韋I的離域n鍵，由于共輒效應顯著，碳納米管具有一些特殊的電學性質(zhì)。碳納米管具有良好的導電性能，由于碳納米管的結構與石墨的片層結構相同，所以具有很好的電學性能。理論預測其導電性能取決于其管徑和管壁的螺旋角。當CNTs的管徑大于6nm時，導電性能下降；當管徑小于6nm時，CRTs可以被看成具有良好導電性能的一維量了導線。有報道說Huang通過計算認為直徑為0.7nm的碳納米管具有超導性，盡管其超導轉(zhuǎn)變溫度只有1.5X10-4K,但是預示著碳納米管在超導領域的應用前景。常用矢量Ch表示碳納米管上原子排列的方向，其中Ch=nal+ma
6、2,為（n,m）oal和a2分別表示兩個基矢。（n,m）與碳納米管的導電性能密切相關。對于一個給定（n,m）的納米管，如果有2n+m二3q（q為整數(shù)），則這個方向上表現(xiàn)出金屬性，是良好的導體，否則表現(xiàn)為半導體。對于滬m的方向，碳納米管表現(xiàn)出良好的導電性，電導率通?？蛇_銅的1萬倍。傳熱性能碳納米管具有良好的傳熱性能，CNTs具有非常人的長徑比，因而其沿著長度方向的熱交換性能很高，相對的其垂直方向的熱交換性能較低，通過合適的取向，碳納米管可以合成高各向異性的熱傳導材料。另外，碳納米管有著較高的熱導率，只要在復合材料中摻雜微量的碳納米管，該復合材料的熱導率將會可能得到很大的改善。其他性能碳納米管還具
7、有光學和儲氫等其他良好的性能，正是這些優(yōu)良的性質(zhì)使得碳納米管被認為是理想的聚合物復合材料的增強材料。制備：目前常川的碳納米管制備方法主要有：電弧放電法、激光燒蝕法、化學氣相沉積法（碳軾氣體熱解法），固相熱解法、輝光放電法和氣體燃燒法等以及聚合反應合成法。應用前景氫氣被很多人視為未來的清潔能源。但是氫氣本身密度低，壓縮成液體儲存乂十分不方便。碳納米管自身重量輕，具有中空的結構，可以作為儲存氫氣的優(yōu)良
