纳米碳材料简介幻灯片.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 2.5.3 碳纳米管的力学性能 (1)高机械强度：钢100倍强度，1/6重量 (2)高长径比: 103数量级 (3)高比表面: 400-500m2/g 2.5.4 碳纳米管的电化学性能 碳纳米管的压制体（超级双电层电容器） 金属性 半导体性 立体各向异性的阵列碳纳米管薄膜 2.5.5 碳纳米管的场发射特性 碳纳米管之所以可以作为场发射材料，取决于其结构特点和力学、电学性能。 首先，电导体，载流能力特别大； 其次，直径可以小到1nm左右； 第三，化学性质稳定，机械强度高、韧性好。 定向碳纳米管的场发射特性 2.5.6　碳纳米管的物理储氢性能 F—CNTs表示浮动法制备的碳纳米管； S—CNTs表示基种法制备的碳纳米管 室温和10MPa下碳纳米管的储氢量 H2 2.5.7 碳纳米管的电化学储氢性能 瑞士福来堡大学物理系的N ützenadel等最先使用电化学方法检测了碳纳米管储氢性能, 比较了单壁碳纳米管和多壁碳纳米管混以铜粉或金粉制成的电极的恒流充放电性能。结果表明，单壁碳纳米管的最大比电容量仅为110mA·h/g, 对应储氢质量分数为0.39%。 韩国Jeonbuk大学半导体科学技术及半导体物理研究中心的Lee等通过实验及理论计算认为, 氢以分子形式存在于碳纳米管内腔中, 并且预言单壁碳纳米管的储氢量与管径成正比，多壁碳纳米管的储氢量则与管径无关。 定向多壁碳纳米管混以铜粉后表现出显著的储氢性能, 最高比电容量达1625 mA·h/g，对应储氢质量分数为5.7%。 2.5.8　碳纳米管的吸附性能 硝酸氧化处理后的碳纳米管对铅，铜和镉离子显示出了良好的吸附效果，单一金属离子的吸附研究结果表明，碳纳米管对铅、铜和镉离子的最大吸附容量分别为97.08，28.49和10.86mg/g； 碳纳米管对Pb2+的亲合性最强，Cu2+次之，Cd2+最弱； 碳纳米管对3种金属离子的吸附量随着溶液pH值的升高和离子强度的减小而增加。 2.6碳纳米管的应用 2.6.1 高强度碳纤维材料 决定增强型纤维强度的一个关键是长 度和直径之比。目前材料材料工程师 希望得到的长度直径比至少是20∶1。 纳米管的长度也是直径的几千倍，因而号称“超级纤维”。它们的强度比钢高100倍，但重量只有钢的六分之一。 2.6.2 复合材料 碳纳米管增强陶瓷复合材料 碳纳米管/金属基与高分子基复合材料 碳纳米管复合材料合成的可行性 2.6.3 纳米电子器件 由于碳纳米管壁能被某些化学反应所“溶解”，因此它们可以作为易于处理的模具。 只要用金属灌满碳纳米管，然后把碳层腐蚀掉，即可得到纳米尺度的导线。 目前，除此之外无其他可靠的方法来得到纳米尺度的金属导线。 本法可进一步地缩小微电子技术的尺寸，从而达到纳米的尺度。 2.6.4 催化纤维和膜工业 氧化钒 碳纳米管“列阵”制成的取向膜可被制成超滤膜 2.6.5 碳纳米管在环保中的应用 污水处理较大的比表面积, 可以用作固体杂质的吸附剂。环境中存在的重金属, 如铅、铜、铬、汞、镉、锌等对各种生物都有危害作用。用硝酸氧化后的碳纳米管对这些重金属的单一和多元离子据有很强的吸附性能。 2.6.6 碳纳米管作为电子显微镜等的探针 分辨率、探测深度更高，可以探测狭缝和深层次的特性。 可以避免损坏样品及探针针尖，可以对碳纳米管的端部有选择性地进行化学修饰 2.7 展 望 用碳纳米管制成像纸一样薄的弹簧 莫斯科大学的研究人员为了弄清纳米管的受压强度，将少量纳米管置于29Kpa的水压下（相当于水下18000千米深的压力）做实验。不料未加到预定压力的1/3，纳米管就被压扁了。他们马上卸去压力，它却像弹簧一样立即恢复了原来形状。应用：科学家得到启发，发明了用碳纳米管制成像纸一样薄的弹簧，用作汽车或火车的减震装置，可大大减轻车辆的重量。 纳米管做成的“纳米秤” 更令人惊奇的是，最近美国、中国、法国和巴西科学家用精密的电子显微镜测量纳米管在电流中出现的摆频率时，发现可以测出纳米管上极小微粒引起的变化，从而发明了能称量一亿分之二百克的单个病毒的“纳米秤”。这种世界上最小的秤，为科学家区分病毒种类，发现新病毒作出了贡献。 碳纳米管制造人造卫星的拖绳 在航天事业中，利用碳纳米管制造人造卫星的拖绳，不仅可以为卫星供电，还可以耐受很高的温度而不会烧毁。 碳纳米管整流器 Intramolecular Nanotube Junctions 碳纳米管仿效骨胶原纤维帮骨折痊愈 美国加利福尼亚大学罗伯特?哈顿博士及其同事发现，碳纳米管是骨组织生长