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碳納米管 11504班：施運、何晨玥 目錄 一、簡介 二、結構特征 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，是一種具有特殊結構的一維量子材料，在1991年1月由日本物理學家飯島澄男發(fā)現。 碳納米管按照石墨烯片的層數分類可分為：單壁碳納米管和多壁碳納米管。 二，結構特征 碳納米管具有典型的層狀中空結構特征，構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構，并且大多數由五邊形截面所組成。管身由六邊形碳環(huán)微結構單元組成， 端帽部分由含五邊形的碳環(huán)組成的多邊形結構，或者稱為多邊錐形多壁結構。它主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。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 力學性能 強硬性：碳納米管具有良好的力學性能，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了形狀，表現出良好的韌性。 導電性和傳熱性 導電性：由于碳納米管的結構與石墨的片層結構相同，所以具有很好的電學性能。實際應用中，碳納米管在基體材料中通過相互搭建成網絡進行電子傳遞，進而實現導電。 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、聚合反應合成。 五，發(fā)展前景（一） 在碳納米管的內部可以填充金屬、氧化物等物質，這樣碳納米管可以作為模具，首先用金屬等物質灌滿碳納米管，再把碳層腐蝕掉，就可以制備出最細的納米尺度的導線，或者全新的一維材料，在未來的分子電子學器件或納米電子學器件中得到應用。有些碳納米管本身還可以作為納米尺度的導線。這樣利用碳納米管或者相關技術制備的微型導線可以置于硅芯片上，用來生產更加復雜的電路。 發(fā)展前景（二） 用碳納米管材料增強的塑料力學性能優(yōu)良、導電性好、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，增強了反應活性，在高溫和其他物質存在的條件下，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合材料。這樣的材料強度高、模量高、耐高溫、熱膨脹系數小、抵抗熱變性能強。WAj紅軟基地