高温碳纳米管

碳纳米管综述

摘要：本文主要介绍碳纳米管的发现及发展过程，并说明碳纳米管的制备方法及其制备技术。同时也叙述碳纳米管的各种性能与应用。

引言：在1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子，这就是现在被称作的“Carbon

nanotube”，即碳纳米管,又名巴基管。

正文：

碳纳米管的制备：

碳纳米管的合成技术主要有：电弧法、激光烧蚀(蒸发)法、催化裂解或催化化学气相沉积法(CCVD，以及在各种合成技术基础上产生的定向控制生长法等。

电弧法

利用石墨电极放电获得碳纳米管是各种合成技术中研究得最早的一种。研究者在优化电弧放电法制取碳纳米管方面做了大量的工作。

T. W. Ebbeseo[2]在He保护介质中石墨电弧放电，首次使碳纳米管的合成达到了克量级。为减少相互缠绕的碳纳米管在阴极上的烧结，D.T.Collbert[3]将石墨阴极与水冷铜阴极座连接，大大减少了碳纳米管缺陷。C. Journet[4]等在阳极中填人石墨粉末和铱的混合物，实现了SWNTs的大量制备。研究发现，铁组金属、一些稀土金属和铂族元素或以单个金属或以二金属混合物均能催化SWNTs合成。

近年来，人们除通过调节电流、电压，改变气压及流速，改变电极组成，改进电极进给方式等优化电弧放电工艺外，还通过改变打弧介质，简化电弧装置。

综上所述，电弧法在制备碳纳米管的过程中通过改变电弧放电条件、催化剂、电极尺寸、进料方式、极间距离以及原料种类等手段而日渐成熟。电弧法得到的碳纳米管形直，壁簿(多壁甚至单壁).但产率偏低，电弧放电过程难以控制，制备成本偏高其工业化规模生产还需探索。

催化裂解法或催化化学气相沉积法(CCVD)

催化裂解法是目前应用较为广泛的一种制备碳纳米管的方法。该方法主要采用过渡金属作催化剂，适于碳纳米管的大规模制备，产物中的碳纳米管含量较高，但碳纳米管的缺陷较多。

碳纳米管（CNTs）

班级：材料化学班 姓名：唐建 学号：20110513427

摘要：1991年日本NEC公司的饭岛纯雄(Sumio Iijima)首次利用电子显微镜观察到中空碳纤维，直径一般在几纳米到几十个纳米之间，长度为数微米，甚至毫米，称为“碳纳米管”。从此便引发了碳纳米管研究的热潮和近十几年来碳纳米管科学和技术的飞速发展。本文主要分为两部分：

1、对纳米材料及碳纳米管的相关知识进行介绍

2、于应用层次，讨论纳米材料及碳纳米管的应用前景

关键字：纳米材料概述 碳纳米管 热点及应用

1、引言

生物科学技术、信息科学技术、纳米科学技术是下一世纪内科学技术发展的主流。生物科学技术中对基因的认识，产生了转基因生物技术，可以治疗顽症，也可以创造出自然界不存在的生物；信息科学技术使人们可以坐在家中便知天下大事，因特网几乎可以改变人们的生活方式。而纳米科学技术作为二十一世纪的主导产业，又将给人们带来怎样天翻地覆的改变呢？„„

2、理论知识

2.1 纳米材料概述

纳米材料:指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料。从材料的结构单元层次来说，它处于宏观物质和微观原子、分子之间的介观领域。在纳米材料中，界面原子占极大比例，而且原子排列互不相同，界面周围的晶格结构互不相关，从而构成与晶态、非晶态均不同的一种新的结构状态。

纳米科学技术：研究在千万分之一米(10-8)到亿分之一米(10-9米)内，原子、分子和其它类型物质的运动和变化的学问；同时在这一尺度范围内对原子、分子进行操纵和加工又被称为纳米技术。

2.2 纳米材料的特性

2.2.1纳米材料的体积效应

体积效应中的典型例子是久保理论。其是针对金属纳米粒子费米面附近电子能级状态分布而提出的。该理论把金属纳米粒子靠近费米面附近的电子状态看作是受尺寸限制的简并电子态，并进一步假设它们的能级为准粒子态的不连续能级，并认为相邻电子能级间距δ和金属纳米粒子的直径d的关系为:δ=4EF/3N

碳纳米管

前言：碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。

摘要：碳纳米管是纳米材料中开发价值最高的纳米材料之一。碳纳米管的导电性能优于铜，仅次于超导体，导热性能优于金刚石,并是已知的弹性模量和抗拉强度最高的材料。自从1991年发现以来,经过各国科学家近10年的研究，在基础研究和应用领域都取得了重要进展。可以预见，随着研究领域新的发现,碳纳米管的应用领域将会越来越广，其蕴藏的潜在的巨大经济价值将随着人们对它的认识的不断加深而充分体现出来。

关键词：碳纳米管 性能 应用前景 制备

Abstract: carbon nanotubes nanomaterial is the highest value of development

of nanometer materials. Carbon nanotube conductive performance is better

than copper, second only to the superconductor, thermal performance is

superior to diamond, and is known as the elastic modulus and the tensile

strength of the materials of the highest. Since discovered in 1991, after

scientists for nearly 10 years of research, in basic and applied research fields

have made important progress. Can foreknow, with the research of new

博学笃行 自强不息

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碳纳米管是什么材料

碳纳米管是一种由碳原子构成的纳米材料。它们具有独特的结构和特性，在材料科学和纳米技术领域引起了广泛的关注和研究。碳纳米管可以是单壁碳纳米管（SWNT）或多壁碳纳米管（MWNT）。在单壁碳纳米管中，碳原子以只有一个碳原子厚度的碳层形成管状结构，而在多壁碳纳米管中，形成了多层碳管。

碳纳米管具有许多独特的物理和化学性质，使其成为多个领域的研究热点。首先，碳纳米管具有优异的力学性能。由于碳原子之间的强共价键，碳纳米管具有很高的强度和刚度。尽管碳纳米管的直径非常小，但它们可以以惊人的强度抵抗拉伸和压缩。这使得碳纳米管成为可能的材料选择，用于构建轻型和高强度材料。

其次，碳纳米管具有优异的导电性能。碳纳米管的导电性与其结构有关。SWNT是从一个单一的碳层卷曲而成，因此具有较高的导电性，甚至可以比铜更好。MWNT由多层碳管组成，导电性较差，但仍然较高。这种优良的导电性使得碳纳米管成为纳米电子器件的重要组成部分，如场效应晶体管和纳米线。

此外，碳纳米管还具有出色的热导性。由于碳纳米管的结构，热能可以在其结构的纵向方向上快速传导，而横向方向上的传导受到限制。这使得碳纳米管成为制造高效热界面材料的理想选择，用于提高电子器件和热管理系统的散热性能。 博学笃行 自强不息

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碳纳米管还具有很强的化学稳定性和抗腐蚀性。由于碳纳米管是由碳原子构成的，它们对大多数化学物质都具有良好的抗腐蚀性。这种化学稳定性使得碳纳米管能够在极端的环境条件下使用，例如高温和酸碱溶液中。

由于碳纳米管具有独特的结构和性质，它们在许多领域都有着广泛的应用。在材料领域，碳纳米管被用于制造复合材料、纳米增强材料和高性能纤维。碳纳米管还被应用于电子领域，包括纳米电池、电子器件和传感器。此外，碳纳米管还用于生物医学领域，如药物传递和生物传感器。

然而，尽管碳纳米管在许多领域都有着广泛的应用前景和潜力，但其大规模生产和应用仍然面临许多挑战。首先，碳纳米管制备方法的成本较高，限制了其商业化应用。其次，碳纳米管的安全性问题也引起了人们的关注，因为长期暴露于碳纳米管可能对人体健康造成潜在风险。