論文開題報告-徐文濤

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1、畢業(yè)設計（論文）開題報告碳納米管制備中反應溫度對產(chǎn)品形貌、產(chǎn)率及課題名稱院（系）磁性的影響理學院專業(yè)應用物理學姓名徐文濤學號2006100125起訖日期2014指導教師徐美華2013年1月11日一、課題的目的、意義、國內(nèi)外研究概況1?選題的目的碳納米管貝有獨特的金屬和半導體導電性、極高的機械強度、貯氫能力、吸附能力等被認為是納米材料中的“烏金”，在高科技領域已逐步獲得應用，并顯現(xiàn)出巨大的潛在商川價值。本課題旨在研究碳納米管制備屮反應溫度對產(chǎn)品形貌、產(chǎn)率及磁性的彩響。2?選題的意義納米碳管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結(jié)構(gòu)連接完美，具有

2、許多獨特的力學、電磁學和化學等一系列優(yōu)良性能，使其在電子、生物、材料、化學等領域獲得廣泛的應用，尤其是磁性碳納米管作為生物傳感器在藥物傳遞治療疑難病癥等領域更具有非凡的用途；另外由于碳納米管的高表而率、中空的特性，使得其在復合材料領域具有誘人的前景，碳包裹納米金屬粒子是一種新型的納米復合材料，其性質(zhì)相對穩(wěn)定的碳層可以保護金屬顆粒不發(fā)生物理、化學變化，使其在磁記錄、電波屏蔽/吸收、催化劑等方面有廣泛的應用前景。我國碳納米管的發(fā)展與發(fā)達國家相比較還存在較大的差距。一?是碳納米管的批量化制備技術(shù)有待突破，鑒于各自的特點，碳納米管制備在純度、質(zhì)

3、量、能耗以及分離技術(shù)等方面，距實現(xiàn)人批量、規(guī)模化制備述具有較多的關鍵技術(shù)尚待突破。二是碳納米管制備的核心設備受到嚴重制約。設備相關設計、制造的核心技術(shù)、內(nèi)部主要耐高溫材料、控制系統(tǒng)及軟件系統(tǒng)均受控于國外廠商。3?研究現(xiàn)狀當前，國際上技術(shù)領先的國家關于碳納米管的研究，主要集中于牛長工藝、生長機理、結(jié)構(gòu)分析、材料特性等方面。美國、口本等發(fā)達國家的碳納米管廠商，在碳納米悖的批量化制備技術(shù)及相關設備方面一肓處于全球領先水平。2009年，美國拜耳科技公司碳納米管量產(chǎn)規(guī)模已超20()噸/年，3()0()噸/年的生產(chǎn)線處于再建之中。日本“昭和、電工”

4、兩廠商依靠自主設備，開發(fā)的而向樹脂復合材料的多層碳納米管產(chǎn)品“VGCF-X”，年度量產(chǎn)規(guī)模已達400噸/年。我國在碳納米管制備與應用領域，以屮國科學院、清華大學、北京大學等為代表的科研院所、高等院校，在大面積定向超長碳納米管陣列牛長技術(shù)上已逐步實現(xiàn)突破。屮科院化學所以離了液體為介質(zhì)，成功制備再生纖維碳納米管復合纖維；以超臨界流體技術(shù)，制備岀我國首個納米場效應品體管；同吋，以“氣流波動化學氣相沉積法”可控制備分支結(jié)構(gòu)碳納米管陣列，并可調(diào)控其各部分化學組成，同吋實觀以不同襯底可控制備鐵填充碳納米管；大連化學物理所證實了碳納米管的束縛效應，進

5、而發(fā)現(xiàn)了碳納米管獨特催化性能。另外，西安交通大學制備的場發(fā)射平板顯示器樣管，己實現(xiàn)連續(xù)無故障工作700小時的記錄。我國碳納米管制備技術(shù)的突破，加速了碳納米管的產(chǎn)業(yè)化歷程。我國碳納米管的發(fā)展在整體水平上已實現(xiàn)了較大的突破，為未來我國碳納米管在信息顯示與存儲、微機械與執(zhí)行器、能源、材料、納米電子學等諸多領域的應用，奠定了堅實的研究基礎，同時也為碳納米管的產(chǎn)業(yè)化規(guī)模發(fā)展提供了良好的技術(shù)儲備。4?碳納米管的可能應用領域納米技術(shù)：掃描探針顯微鏡的探針、納米類材料的模板、納米泵、納米管道、納米鉗、納米齒輪、納米機械的部件、納米晶體管、納米導線、分了

6、級開關、存儲器、微電池電極、微波增幅器等。生物技術(shù)：注射器、生物傳感器等。醫(yī)藥及化學：膠囊、納米反應器、化學傳感器等。復合材料：增強樹脂、金屬、陶瓷和碳的復合材料，電磁屏蔽材料，吸波材料，超級電容等。信息：電了運輸、電流載送容量、彈道輸運、場發(fā)射電流、冷場發(fā)射、質(zhì)輕及無污染點資源等。二、研究內(nèi)容及實驗方案1?實驗內(nèi)容%1不同溫度下碳納米管的制備。%1記錄不同溫度下碳納米管的形態(tài)。%1測試不同溫度下碳納米管的磁性特征。1?研究的主要目的：研究碳納米管制備中反應溫度對產(chǎn)品形貌、產(chǎn)率及磁性的影響。2?試驗方法：電弧法：在真空容器小充滿一?定壓

7、力的性氣休或氫氣，以摻有催化劑（金屬鎳、鉆、鐵等）的石墨為電極，在電弧放電的過程屮陽極石墨被蒸發(fā)消耗，同時在陰極石墨上沉積碳納米管，從而生產(chǎn)出碳納米管。熱解聚合物法：該方法通過高溫分解碳氫化合物來制備碳納米管。用乙烘或苯化學熱解有機金屬原始反應物（如二茂鐵和五涇基鐵或其混合物）制備岀碳納米管。激光蒸發(fā)法:將一根金屬催化劑/石墨混合的石墨靶放置于一長形石英管屮間，該管則置于一加熱爐內(nèi),當爐溫升至1473K時，將惰性氣體充入管內(nèi)，并將一束激光聚焦于石墨靶上。石墨靶在激光照射下將生成氣態(tài)碳，這些氣態(tài)碳和催化劑粒子從高溫區(qū)帶向低溫區(qū)，在催化劑的

8、作用下生長成單壁納米碳管。三、論文框架第一部分為緒論，介紹碳納米管的歷史及未來的發(fā)展前景。第二部分為實驗部分，介紹相關的實驗方法與步驟，在不同的溫度卜制備碳納米管。并將不同溫度下的相關數(shù)據(jù)進行記錄。第三部分