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新材料——碳纳米管

碳纳米管在纳米材料中有着十分特殊的功能。碳米管是60个碳原子聚集在一起形成球状结构的巴基球的基础上发展起来的。碳纳米管的强度比钢高100倍,而重量只有钢的1/6。单个碳纳米管的直径只有1.4纳米,5万个碳纳米管并排在一起相当于一根头发丝的直径。据说,它可能成为未来理想的超级纤维。碳纳米管的长度是其直径的几千倍,所以具有高强度是不奇怪的。碳纳米管的最异想天开的用途,是用于太空升降机。一根碳纳米管缆绳从地球同步轨道上垂直到地球表面,与钢或其它物质不同的关键是它能支持住自身重量。这就提供了一种把人或物品提升到外层空间的可能方法,也许将成为人类移居外星球的理想的方法。而且,碳纳米管将可能成为最佳超微导线。一根纳米管的直径只有计算机芯片上的最细电路直径的1/100。预计它将成为理想导体,导电性能大大超过铜。纳米管最终可以用于纳米级电子线路。$$ 碳纳米管除了上述奇妙的用途之外,它在储能材料、催化材料、导电材料、纳米电子元器件和复合材料中...  (本文共1页) 阅读全文>>

权威出处: 学知报2011-08-22
中国科学技术大学
中国科学技术大学

微尺度碳/无机复合材料及氮化物的制备、结构和性能

本文旨在探索微尺度碳/无机复合材料、碳材料的化学合成新方法,研究反应机理。利用超临界流体技术,成功制备了多种微尺度碳/硫化物复合材料,含硫富碳材料以及碳纳米纤维,并进一步研究了电化学储锂性质;采用简单的低温溶剂热路线得到了多种形态的非晶碳纳米管、三维非晶碳纳米管网格;通过醇热催化路线大量制备了高质量的包裹金属钴的碳纳米管和竹节状的碳纳米管。此外,还通过低温固相反应的方法制备了多种铬族氮化物纳米材料。详细内容归纳如下:1.创新性的提出一种超临界CS_2体系制备碳纳米管填充金属硫化物复合材料的方法。a)采用二茂铁作为催化剂,通过一步合成的方法在超临界CS_2中成功制备了碳纳米管连续填充单晶FeS_2纳米线复合材料,在分析实验结果的基础上详细对其形成机理进行了研究,并对这种新颖的复合材料热稳定性、光学和电化学性质进行了测试和分析;b)在制备碳纳米管填充FeS_2纳米线复合材料的基础上,通过选用二茂钴作为催化剂和调整实验参数,我们还合成...  (本文共124页) 本文目录 | 阅读全文>>

《化工新型材料》2016年02期
化工新型材料

2015年美国在新材料领域取得的重大突破

2015年,美国在超导材料、碳纳米管、石墨烯等领域取得重大突破。超导材料方面:麻省理工学院的科学家发现,所有超导材料的超导性与薄膜厚度、临界温度和薄膜电阻成比例。这一发现有望带来设计更好的超导线路,用在量子计算和超低能耗计算设备中。碳纳米管研究方面:威斯康星大学研究人员开发出新型高性能碳纳米管晶体管,其开关速度比普通硅晶体管快1000倍、比目前最快碳纳米管晶体管快100倍,且性能远胜目前工业用薄膜晶体管,使碳纳米管晶体管取代硅芯片成为可能;斯坦福大学的科学家使用碳纳米管替代硅为原料,让存储器和处理器采用时髦的三维方式堆叠在一起,降低了数据在两者之间的传输时间,从而大幅提高了计算机芯片的处理速度,运用此方法研制出的3D芯片的运行速度有望比目前芯片高出1000倍。石墨烯研究方面:美、中、日科学家发现了一种碳的新结构——五边石墨烯,计算机模拟显示,这种半导体具有超高机械强度,能耐727℃左右的高温;加州大学河滨分校的研究团队用新方法,...  (本文共2页) 阅读全文>>

华东师范大学
华东师范大学

碳纳米管在电分析化学中的应用研究

纳米技术被公认为是21世纪最具有前途的科研领域。纳米材料从根本上改变了材料的结构,为克服材料科学研究领域中长期未能解决的问题开辟了新途径。纳米技术的研究和发展将会在信息技术、先进制造技术、医学和健康、环境、能源以及国家安全等方面产生突破。在众多的纳米材料中人们看好的是一种有中空管状结构的材料——碳纳米管。诺贝尔化学奖获得者Smalley曾经说过:“碳纳米管将是一种价格便宜、环境友好并且为人类创造奇迹的新材料。”自从1991年,纳米碳管(Carbon Nanotubes,CNTs)被日本电气公司(NEC)的饭岛澄男博士发现以来,以其所具有的很高的韧性、极强的导电性、优良的场发射性能、良好的金属性和半导体性等奇特的物理和化学性能被科学家称为未来的“超级纤维”。这一切吸引着全世界的科学家对其如痴如醉的研究。目前,利用纳米碳管的场发射特性制造的平面显示器件已经接近实用。利用纳米碳管的半导体特性研制新型电子器件的工作正全面展开。利用纳米碳...  (本文共152页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

碳纳米管增强铝基复合材料的制备及组织性能研究

本文以多壁碳纳米管为增强体,利用粉末冶金方法制备了体积分数为0~4.2%的碳纳米管增强2024铝基复合材料。对制备过程中所涉及的碳纳米管的纯化、碳纳米管与合金粉末的均匀混合、碳纳米管在铝基体中的热稳定性、复合材料的致密化进行了系统地研究与分析,运用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱和高分辩电镜以及万能电子拉伸机、热分析仪、维氏硬度等分析测试手段,评价了复合材料的制备工艺,观察分析复合材料的显微组织结构,测试了复合材料的室温力学性能,并对微观组织结构影响材料宏观力学性能的机制进行了初步探讨。对碳纳米管不同时间下硝酸回流的研究表明,随着回流时间的增加,碳纳米管的长径比减少;碳纳米管中sp2与sp3杂化态碳的原子比下降,表面缺陷减少,且表面引入的含氧官能团的含量增加。硝酸回流后的碳纳米管的分散效果要比未回流的好,且回流时间越长,分散效果越好。当碳纳米管的含量小于2.1vol.%时,通过超声加机械搅拌能将碳纳米管均匀的分散...  (本文共152页) 本文目录 | 阅读全文>>

湘潭大学
湘潭大学

低维纳米结构体系的电性质和应力效应

由于制备工艺和技术的进步,近十年来纳米结构材料特别是低维纳米结构材料正经历着一场革命性的进展。使用不同的合成方法,人们能够制备出团簇、纤维、薄膜、涂层、粉末以及块体等形式的纳米结构材料。这些材料可能在零维到三维方向受到约束,一般限制在100nm的尺度范围之内。其原子结构显然不同于无序的玻璃和有序的晶体,界面原子所占比例非常大,可以达到5~50%。在这些材料中可以观察到一些奇异的物理和力学新效应如小尺寸效应、表面和界面效应、压电效应等。因而,它们可能具有优于常规固体的物理力学性能,甚至呈现一些常规固体不具有的反常性质。现在人们已经认识到,通过控制粒子尺寸或通过纳米粒子的适当组装就可以人为调整或改变材料的性质。一门新兴学科——纳米材料科学已经形成,它与力学的交叉产生了一系列的基础力学问题,涉及到物理力学、纳米力学以及力学中的数学方法。这些问题与凝聚态物理、纳米物理、表面物理、化学等众多学科密切相关。然而,理论上如何理解非完备纳米结构...  (本文共116页) 本文目录 | 阅读全文>>