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碳納米管 11504班：施運、何晨玥 目錄 一、簡介 二、結(jié)構(gòu)特征 三、基本性能 四、制備方法 五、發(fā)展前景 一，簡介 碳納米管，又名巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維量子材料，在1991年1月由日本物理學(xué)家飯島澄男發(fā)現(xiàn)。 碳納米管按照石墨烯片的層數(shù)分類可分為：單壁碳納米管和多壁碳納米管。 二，結(jié)構(gòu)特征 碳納米管具有典型的層狀中空結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)成碳納米管的層片之間存在一定的夾角碳納米管的管身是準圓管結(jié)構(gòu)，并且大多數(shù)由五邊形截面所組成。管身由六邊形碳環(huán)微結(jié)構(gòu)單元組成， 端帽部分由含五邊形的碳環(huán)組成的多邊形結(jié)構(gòu)，或者稱為多邊錐形多壁結(jié)構(gòu)。它主要由呈六邊形排列的碳原子構(gòu)成數(shù)層到數(shù)十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離，約為0.34nm，直徑一般為2～20nm。 三，基本性能 力學(xué)性能 強硬性：碳納米管具有良好的力學(xué)性能，CNTs抗拉強度達到50～200GPa，是鋼的100倍，密度卻只有鋼的1/6，至少比常規(guī)石墨纖維高一個數(shù)量級；它的彈性模量可達1TPa，與金剛石的彈性模量相當，約為鋼的5倍。 柔韌性：碳納米管擁有良好的柔韌性，可以拉伸。莫斯科大學(xué)的研究人員曾將碳納米管置于1011 MPa的水壓下(相當于水下10000米深的壓強)，由于巨大的壓力，碳納米管被壓扁。撤去壓力后，碳納米管像彈簧一樣立即恢復(fù)了形狀，表現(xiàn)出良好的韌性。 導(dǎo)電性和傳熱性 導(dǎo)電性：由于碳納米管的結(jié)構(gòu)與石墨的片層結(jié)構(gòu)相同，所以具有很好的電學(xué)性能。實際應(yīng)用中，碳納米管在基體材料中通過相互搭建成網(wǎng)絡(luò)進行電子傳遞，進而實現(xiàn)導(dǎo)電。 傳熱性：碳納米管具有良好的傳熱性能，CNTs具有非常大的長徑比，因而其沿著長度方向的熱交換性能很高，相對的其垂直方向的熱交換性能較低，通過合適的取向，碳納米管可以合成高各向異性的熱傳導(dǎo)材料。 四，制備方法 碳納米管的制備方法有：電弧放電法、激光燒蝕法、固相熱解法、離子或激光濺射法、聚合反應(yīng)合成。 五，發(fā)展前景（一） 在碳納米管的內(nèi)部可以填充金屬、氧化物等物質(zhì)，這樣碳納米管可以作為模具，首先用金屬等物質(zhì)灌滿碳納米管，再把碳層腐蝕掉，就可以制備出最細的納米尺度的導(dǎo)線，或者全新的一維材料，在未來的分子電子學(xué)器件或納米電子學(xué)器件中得到應(yīng)用。有些碳納米管本身還可以作為納米尺度的導(dǎo)線。這樣利用碳納米管或者相關(guān)技術(shù)制備的微型導(dǎo)線可以置于硅芯片上，用來生產(chǎn)更加復(fù)雜的電路。 發(fā)展前景（二） 用碳納米管材料增強的塑料力學(xué)性能優(yōu)良、導(dǎo)電性好、耐腐蝕、屏蔽無線電波。使用水泥做基體的碳納米管復(fù)合材料耐沖擊性好、防靜電、耐磨損、穩(wěn)定性高，不易對環(huán)境造成影響。碳納米管增強陶瓷復(fù)合材料強度高，抗沖擊性能好。碳納米管上由于存在五元環(huán)的缺陷，增強了反應(yīng)活性，在高溫和其他物質(zhì)存在的條件下，碳納米管容易在端面處打開，形成一個管子，極易被金屬浸潤、和金屬形成金屬基復(fù)合材料。這樣的材料強度高、模量高、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、抵抗熱變性能強。WAj紅軟基地