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              單壁碳納米管

              單壁碳納米管

              壁碳納米管作為最 具代表性的一維納米材料,具有許多優異的物理化學性能。隨著對單壁碳納米管基礎和應用研究的不斷深入,其在很多領域都展現出廣闊的應用前景,包括納米電子器件、復合材料增強劑、能源儲能介質、催化劑和催化劑載體、傳感器、場發射器、導電薄膜和生物納米材料等等,其中一些已經實現了工業應用。

              1、單壁碳納米管的性能
              理論和實驗研究表明碳納米管具有極高的強度,理論計算值為鋼的100倍,但其密度僅為鋼的1/6。Treacy等人在透射電子顯微鏡中測定熱致振動的振幅,結果表明,碳納米管具有異常高的揚氏模量,平均值為118Tpa。同時碳納米管還具有極高的韌性,十分柔軟,它被認為是未來的“超 級纖維”。
              2、碳納米管的發射性能
              由于碳納米管具有納米尺度的尖 端,有利于電子的發射,科學家們預言并證實了碳納米管具有極好的場致電子發射效應。單壁碳納米管的直徑通常僅有1~2nm,長度可以達到幾十至上百微米,長徑比很大;而且其結構完整性好,導電性很好,化學性能穩定,具備了高性能場發射材料的基本結構特征。
              3、碳納米管的電磁性能
              碳納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。碳納米管具有獨特的導電性、很高的熱穩定性和本征遷移率,比表面積大,微孔集中在一定范圍內,滿足理想的超 級電容器電極材料的要求。
              2、單壁碳納米管的應用
              單壁碳納米管作為最 具代表性的一維納米材料,具有許多優異的物理化學性能。隨著對單壁碳納米管基礎和應用研究的不斷深入,其在很多領域都展現出廣闊的應用前景,包括納米電子器件、復合材料增強劑、能源儲能介質、催化劑和催化劑載體、傳感器、場發射器、導電薄膜和生物納米材料等等,其中一些已經實現了工業應用。
              3、單壁碳納米管的電學性能
              單壁碳納米管的螺旋管狀結構決定了其獨特且優異的電學性質。理論研究表明,由于電子在碳納米管的運輸方式呈彈道運輸,單壁碳納米管的載流能力高達109A/cm2,比導電良好的銅高出1000倍。單壁碳納米管的直徑在1nm左右,電子在其中的運動具有量子行為,受量子物理影響,隨著單壁碳納米管的管徑和螺旋方式變化,價帶和導帶的能隙可從近乎零變化到1eV,其導電性可呈金屬性和半導體性,因而碳納米管的導電性可通過改變手性角和直徑來調控,至今為止還沒有發現其他任何物質能像單壁碳納米管一樣通過簡單地改變原子排布方式調節其能隙大小。
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