纳米碳管的特性及其应用幻灯片.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * 六 碳纳米管的应用 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。 碳纳米管的长度是直径的几千倍，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。 防弹衣 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 6.3 催化纤维和膜工业 碳纳米管“阵列”制成的取向膜可被制成超滤膜 气体通过碳纳米管的扩散速度为通过常规催化剂颗粒的上千倍,担载催化剂后极大提高催化剂的活性和选择性。 分子感应器 由于碳纳米管暴露在NO2 和NH3 时，电导发生明显的增加或减小，因而可用在气体化学传感器方面。 优点：具有响应速度快，灵敏度高（较常规高1000倍），重现性好，室温操作等。 6.4 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均有很强的吸附性能。 解决目前水质重金属污染问题 6.5 碳纳米管作为电子显微镜等的探针 优点： 纳米级直径，高的长径比，高的机械柔软性，电子稳定性。 分辨率高，探测深度深，可进行狭缝和深层次探测 对碳纳米管的端部有选择性地进行化学修饰，可以进一步拓展AFM的应用范围。 Hafner J H在室温下能够清晰的观测到G型球蛋白的Y型结构。 6.6 碳纳米管作为充电电池材料 电池的容量是一般充电电池的三倍 大幅度延长使用寿命 重量大大降低 手机电池 笔记本电脑电池 数码相机电池 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。 潜在应用 纳米管做成的“纳米秤” 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的理想基体。 纳米电子器件 对碳纳米管的表面结构进行修饰制成纳米驱动器 存储器：存储量大，耗电量低;较好的抵抗可能出现的高温、低温或磁性损坏。 以电压梯度为驱动力、过程可逆、能够精确控制纳米颗粒的转移。 碳纳米管有望实现存储器微型化 诺丁汉大学化学学院Elena Bichoutskaia领导的研究组发现，将两根碳纳米管套在一起将能够最终产生使用二进制编码保存信息所需的“1”或“0”状态。 如果一根纳米管位于另一根稍微大一点的纳米管之中，那么由于静电、范德华力和毛细力的作用，内部管就会随着外部管“流动”。当电流通过纳米管的时候就会使内部管被推着在外部管中进出。这种压缩动作可以使内部管与电极连接或断开，从而最终产生使用二进制编码保存信息所需的“1”或“0”状态。 碳纳米管在生物学上的应用 基本上分为两大类： 一类是药物/基因输送； 另一类便是生物分子/体系检测。 CNTs 应用 应用最为广泛的一种新型材料 七 将来可能的研究方向 1、碳纳米管的可控制备：直径、长度、结构……； 2、大面积定向碳纳米管阵列合成； 3、CNT的功能化： 1）共价功能化 A：端口功能化 B：侧壁功能化 2）非共价功能化 C： 表面活化剂功能化 D： 聚合物功能化 E： 内腔功能化 谢谢，周末愉快 资料来源于网络，向原作者们致谢！ * * * * * * * * * * * * * * * * 碳纳米管的特性及其应用 科技前沿进中学系列活动 中国科学院 纳米材料小组 2010-09-10 报告的主要内容 碳纳米材料发展简史 碳纳米材料的分类 碳纳米管 碳纳米管的制备方法 碳纳米管的物理化学性质 碳纳米管的应用 将来可能的研究方向 碳家族 金刚石 石墨 富勒