納米碳管的特性及其應(yīng)用(已修改)
2025-05-11 03:49 本頁面
【正文】 碳納米管的特性及其應(yīng)用 科技前沿進(jìn)中學(xué)系列活動(dòng) 中國(guó)科學(xué)院 納米材料小組 20220910 報(bào)告的主要內(nèi)容 一． 碳納米材料發(fā)展簡(jiǎn)史 二． 碳納米材料的分類 三． 碳納米管 四． 碳納米管的制備方法 五． 碳納米管的物理化學(xué)性質(zhì) 六． 碳納米管的應(yīng)用 七． 將來可能的研究方向 碳家族 金剛石 石墨 富勒烯 碳納米管 一 碳納米材料發(fā)展簡(jiǎn)史 ?1985年 發(fā)現(xiàn)了巴基球 (C60)； 柯爾、克羅托和斯莫利在模擬宇宙長(zhǎng)鏈碳分子的生長(zhǎng)研究中，發(fā)現(xiàn)了與金剛石、石墨的無限結(jié)構(gòu)不同的，具有封閉球狀結(jié)構(gòu)的分子 C60。 （ 1996年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)） ?1991年 日本電氣公司的 S. Iijima在制備 C60、 對(duì)電弧放電后的石墨棒進(jìn)行觀察時(shí)，發(fā)現(xiàn)圓柱狀沉積。空的管狀物直徑 30 nm， 被稱為 Carbon nanotubes (CNTs）； ?1992年 瑞士洛桑聯(lián)邦綜合工科大學(xué)的 發(fā)現(xiàn)了巴基蔥 (Carbon nanoonion)； 1857年，法拉第制備出金納米顆粒 ? 2022年，北大彭練矛研究組用電子束轟擊單壁碳納米管，發(fā)現(xiàn)了 nm的碳納米管 ,穩(wěn)定性稍差 。 ? 2022年 5月，日本信州大學(xué)和三井物產(chǎn)下屬的公司研制成功 Ф nm的碳納米管。 ? 2022年 3月下旬 , 中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所趙宇亮、陳振玲、柴之芳等研究人員，利用一定能量的中子與 C70分子相互作用，首次成功合成、分離、表征了單原子數(shù)目富勒烯分子 C141。 ? 2022 ，曼徹斯特大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn) Graphene(石墨烯 )。進(jìn)一步激發(fā)了人們研究碳納米材料的熱潮。 二 碳納米材料的分類 (1)碳納米管 碳納米管是由碳原子形成的石墨烯片層卷成的無縫、中空的管體，一般可分為單壁碳納米管、多壁碳納米管。 (2)納米碳纖維 納米碳纖維是由碳組成的長(zhǎng)鏈。其直徑約 50200nm，亦即納米碳纖維的直徑介于納米碳管（小于 100 nm）和氣相生長(zhǎng)碳纖維之間。 (3)碳球 根據(jù)尺寸大小將碳球分為： (1)富勒烯族系 Cn和洋蔥碳 (具有封閉的石墨層結(jié)構(gòu)，直徑在 2— 20nm之間 )，如 C60， C70等； (2) 納米碳粉。 (4)石墨烯 石墨烯（ graphene）是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的一種碳質(zhì)新材料，是構(gòu)建其它維度碳質(zhì)材料的基本單元。 C60 （零維） 碳納米管 （一維） 金剛石 （三維） 石墨 （二維） 石墨烯 三 《 碳納米管化學(xué)紀(jì)事 》 “ 納米豆腐的世界 ” 日本電鏡學(xué)家 S. Iijima 在 Iijima的發(fā)現(xiàn)前后及時(shí)地預(yù)言了這種新的碳結(jié)構(gòu)的各種性質(zhì)，同時(shí)預(yù)言了單壁管的存在。她對(duì)碳納米管結(jié)構(gòu)的完整理解走在了世界的最前面 在制備 C60的沉積物中發(fā)現(xiàn)納米管 揭開了 CNTs研究的序幕 美國(guó)物理學(xué)家 Mildred S. Dresselhaus 96年諾貝爾獎(jiǎng)?wù)?Richard E. Smalley 發(fā)展了一種大量制備碳納米管的方法 —— 激光脈沖法 (la
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