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《碳納米管簡(jiǎn)介》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、Presentation碳納米管簡(jiǎn)介主講：####組員：#######工程試驗(yàn)1班碳納米管簡(jiǎn)介在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飯島(Iijima)在高分辨透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,這就是碳納米管現(xiàn)在被稱作的“Carbonnanotube”，即碳納米管,又名巴基管分類碳納米管按照石墨烯片的層數(shù)分類可分為：?jiǎn)伪谔技{米管（SWNT）多壁碳納米管（MWNT）碳納米管依其結(jié)構(gòu)特征可以分為三種類型：A:扶椅式單壁碳納米管B:鋸齒形單壁碳納米管C:手性單壁碳納米管D:螺旋狀碳納米管性能befor
2、etestaftertest楊氏模量1~5TPa，與石墨片層相當(dāng)(1.06TPa)，比碳纖維高一個(gè)數(shù)量級(jí)，約為鋼的100倍，而密度僅為鋼的1/6拉伸強(qiáng)度10~150GPa，石墨片層為36.5GPa，是高強(qiáng)鋼的20倍韌性拉伸形變至40％無明顯脆性行為、塑性形變和斷裂SWNTtensiletestbeforetestaftertest力學(xué)性能電性能性能AFMimageCNT電性能測(cè)試裝置（左）電性能測(cè)試結(jié)果（右）根據(jù)螺旋結(jié)構(gòu)的不同，碳納米管的電學(xué)特性可表現(xiàn)為金屬性和半導(dǎo)體性電特性與管徑有較大關(guān)系?d>6nm導(dǎo)電性明顯下降?d<6nm優(yōu)良的導(dǎo)電性?d~0.7nm表現(xiàn)出超導(dǎo)性電阻率
3、0.05μΩ.m~10mΩ.m電流密度1010~1013A/m2性能熱穩(wěn)定性真空環(huán)境可耐溫至2800oC，空氣中700oC熱導(dǎo)率理論值6000W.(m.K)-1；實(shí)驗(yàn)值3000W.(m.K)-1單根MWNT（直徑14nm）的熱導(dǎo)性測(cè)試結(jié)果插圖為用于熱導(dǎo)性測(cè)試的微器件，標(biāo)尺為10μm熱性能合成方法以摻有過渡金屬（如Fe,Co,Ni,Mo等）或其氧化物的石墨為電極，在惰性氣體環(huán)境中，電弧放電，消耗陽極石墨，在陰極上生成碳納米管電壓－12~25V;電流－50~120A;電極間隙－~1mm最早應(yīng)用的碳納米管合成方法可生產(chǎn)SWNT和MWNT簡(jiǎn)單、快速，制得的碳納米管直而管徑較細(xì)碳納米
4、管易燒結(jié)成束，難于分離和提純，收率較低電弧放電法（Arc-Discharge）合成方法激光燒蝕法（LaserAblation）惰性氣氛中，利用激光的高能量蒸發(fā)石墨靶（含金屬催化劑）來合成碳納米管可生產(chǎn)SWNT和MWNT所得碳納米管品質(zhì)高，結(jié)構(gòu)完整，缺陷較少，適合生長(zhǎng)SWNT成本高，收率低合成方法化學(xué)氣相沉積法（ChemicalVaporDeposition,CVD）利用納米尺度的過渡金屬或其氧化物為催化劑，在相對(duì)較低的溫度(500-1200℃)下熱解碳源氣體(甲烷、乙炔、乙烯、丙烯、苯和一氧化碳等)來合成碳納米管可生產(chǎn)SWNT和MWNT成本低，收率高，可大量生產(chǎn)碳納米管的管
5、徑在很大程度上依賴于催化劑顆粒的成分和尺寸，分布較寬；較多的結(jié)晶缺陷，石墨化程度較低，常發(fā)生彎曲和變形，管端和管壁上包有催化劑顆粒碳納米管在進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征、性能測(cè)試和應(yīng)用之前，通常須進(jìn)行分離與提純CVD碳納米管，根據(jù)應(yīng)用需要，有時(shí)須進(jìn)行高溫石墨化處理以提高其結(jié)構(gòu)完整性合成產(chǎn)物中，常伴有大量雜質(zhì)，如無定型碳、富勒烯、金屬催化劑等常用的提純方法氧化法和高溫?zé)崽幚碇苯雍铣傻腟WNT提純后的SWNT分離提純應(yīng)用領(lǐng)域儲(chǔ)氫材料室溫、1bar壓力下，SWNT可儲(chǔ)氫5-10wt%，MWNT則為14wt%可逆儲(chǔ)/放氫量~5wt%，迄今為止最好的儲(chǔ)氫材料嵌入堿金屬后，能極大地提高儲(chǔ)氫性能催化劑載
6、體比表面積大，表面原子與總原子比率可高達(dá)50％氣體通過碳納米管的擴(kuò)散速度為通過常規(guī)催化劑顆粒的上千倍復(fù)合材料填料可用于制備高性能化和多功能性兼?zhèn)涞募{米復(fù)合材料小尺寸特點(diǎn)決定了其聚合物復(fù)合材料可通過通用型聚合物加工設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)生物、醫(yī)藥領(lǐng)域利用其高強(qiáng)度和柔韌性制備人造肌肉、人造骨骼等藥物輸運(yùn)(drugdelivery)應(yīng)用前景應(yīng)用前景碳納米制造“太空電梯”“太空電梯”工作原理圖或許有一天我們會(huì)沿著超輕超強(qiáng)的碳納米管電纜，搭乘太空電梯上太空觀光旅行。應(yīng)用前景碳納米管制造人造衛(wèi)星的拖繩在航天事業(yè)中，利用碳納米管制造人造衛(wèi)星的拖繩，不僅可以為衛(wèi)星供電，還可以耐受很高的溫度而不會(huì)燒毀
7、。應(yīng)用前景碳納米管“蜘蛛衣”一教授計(jì)劃用一種名為碳納米管的超細(xì)纖維來制造“蜘蛛衣”，這種材料內(nèi)部中空。由于非常微小，它具有像壁虎剛毛一樣的吸附效果。壁虎、蜘蛛的腳上長(zhǎng)滿了細(xì)小的剛毛，能敏銳地尋找到各種固體表面的細(xì)微凹凸并吸附在上面。應(yīng)用前景蜘蛛衣”的吸附力取決于與固體表面接觸處的碳納米管數(shù)量。這種材料的外部直徑只有幾到幾十納米，相當(dāng)于頭發(fā)絲的1/10萬，因此一片手掌大小的纖維中可容納數(shù)十億的碳納米管，由此產(chǎn)生的單位面積吸附力是壁虎腳的200倍。把一雙用這種材料制成、手掌面積為200平方厘米的高粘力手套粘在屋頂上，可
