碳奈米管獨特的結構和奇特的物理、化學和力學特性!

現在的時代是一個高新發展的時代,碳奈米管就是其中興起的一項發展領域,讓我們一起去了解一下吧。

碳奈米管由於其獨特的結構和奇特的物理、化學和力學特性,以及其潛在的應用前景而備受人們的關注,並迅速在世界上掀起了一股研究的熱潮。2002年9月,IBM公司的研究人員披露了一種製作碳奈米管的新工藝,其生產出的碳奈米管可用於製造電腦晶片CPU中的電晶體。如果這項技術投入使用,就將在未來幾十年內大大提升計算機系統的計算能力。

碳奈米管還可以做電視呢!如果開發成功,以後的電視螢幕可能只有幾毫米厚,完全可以貼在牆上。前不久我國一一個研究小組首次利用碳奈米管研製出新一代顯示器樣品。在普通電壓的驅動下,1釐米見方矽片上有序排列的上億個碳奈米管立刻原源不斷地發射出電子。在申子的“轟擊”下 ,顯示屏上“CHINA”的字樣清晰可見。和傳統顯示器比,這種顯示器不僅體積小、重量輕、省電,顯示質量好,而且響應時間僅為幾微秒,從-45C~85C都能正常工作,因此擁有極廣闊的潛在市場前景。

碳奈米管獨特的結構和奇特的物理、化學和力學特性!

碳奈米管獨特的結構和奇特的物理、化學和力學特性!

碳奈米管獨特的結構和奇特的物理、化學和力學特性!

一般製備的碳奈米管都是多壁的,就好像好幾個管子套在一起的樣 子,要想獲得單壁的碳奈米管不太容易,需要採用合適的方法。北京大學電子學系的一-個課題組已經合成世界上最細的單壁碳奈米管。這是繼中國科學院物理研究所不久前成功合成世界最細的直徑為0。5奈米的碳奈米管後,我國科學家的又一次重大成果。 在電子顯微鏡中的高能電子的誘發下,一根直徑為0。33奈米的單壁碳奈米管成功地從一根直徑為1。5奈米的的單壁奈米管上垂直生長出來。這個直徑為0。33奈米的單壁碳奈米管,不但打破中科院研究組所創造的0。5奈米的世界紀錄,而且突破了日本科學家1992年所給出的0。4奈米的理論極限。

近年來,人們在不斷開發利用貯氣合金來貯存氫氣,但高效能的貯氫材料一直是人們尋求的目標。而碳奈米管在貯存氫氣上表現出了優異的效能,這是因為碳奈米管的空腔中可以容納氫分子。最近的研究結果表明,這-技術的實際應用可望在不久的將來得以實現。1999年, 美國國家再生能源實驗室和IBM公司首次測試了碳奈米管吸附氫氣的能力(貯存氫氣的能力),並發現碳奈米管吸附氫氣的能力隨著管徑的增大而提高。在一個大氣壓和室溫下,摻有鋰和鉀的碳奈米管的吸氫能力分別提高到20%和14%,它們遠遠超過了6。5%的貯氫技術指標。這些研究結果表明,用單壁碳奈米管不需要高壓就可以貯存高密度的氫氣,並由此可望解決氫燃料汽車所需求的,能夠在室溫下低氣壓、高容量儲氫的技術難題。

碳奈米管獨特的結構和奇特的物理、化學和力學特性!

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碳奈米管的電磁效能及應用在碳奈米管內,由於電子的量子限域所致,電子只能在石墨片中沿著碳奈米管的軸向運動,因此碳奈米管表現出獨特的電學效能。它既可以表現出金屬的電學效能又可以表現出半導體的電學效能。Hmmada、Mmtrnire和Saito等根據理論模型分別推測出碳奈米管的導電屬性與其結構密切相關,指出碳奈米管不同的直徑和螺旋度可以使其呈現金屬導電性或半導體特性。Ebbesen等人直接測量了多壁碳奈米管的電導,證明了碳奈米管金屬性和半導體性的存在【10l。Tang等在20K下,測量在沸石晶體A心04—5中生長的直徑為0。高純度和高產率碳奈米管的製備是碳奈米管研究的一個重點。近年來,人們已經成功地研製了多種碳奈米管的製備方法。

目前奈米管還只能在實驗室內少量生產,要實現低成本和大批次上市的技術還要等上若干年。所以目前碳奈米管的價格非常昂貴,甚至達到1克200美元,是黃金的20多倍。隨著生產方法的不斷改善,它的價格將會不斷降低,碳奈米管這神奇的物質將來一定會走人我們的生活。

奈米管真的是無處不在,生活中,科研中,都有它的身影,未來的不久一定會展現出它的價值。