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事实文件:关于碳纳米管你需要知道的一切

纳米电子是具有管状结构的纳米级比例的纳米管,而不是物理管,而不是饮用稻草或气管。当你用肉眼看纳米管道时,你不应该指望看到管;相反,您将看到一种看起来更像黑色烟灰或粉末的材料。然而,这并不意味着纳米管不是圆柱形结构。它们确实是石墨烯的卷起,而构成结构的墙壁只有一个原子厚!

纳米管可以由一系列材料制成,例如碳,硼和硅,但今天我们将重点放在碳上。我们的事实文件留下了没有石头,希望解决您可能拥有的任何与您可能的纳米管相关的谜团。

碳纳米管的性质

在深入的测试和实验中发现了碳纳米管的特殊性能。这些特殊性能包括高导热性、高导电性、弹性(失效前伸长率约为18%)、柔韧性、高强度和低热膨胀。它们也是极好的电子场发射体。

碳纳米管结构

纳米管的结构可以通过它们的同心圆柱体的数量、圆柱体的半径和圆柱体的长度来确定。

碳纳米管使用

由于其卓越的电子和机械性能,碳纳米管是工业应用的最佳候选材料之一。以下是碳纳米管目前和潜在用途的一些例子:

  • 扫描探针工具
  • 场致发射显示器
  • 能量储存
  • 导电粘合剂
  • 分子电子
  • 结构应用
  • 空气和水过滤
  • 热导率
  • 催化剂支持
  • 生物医学应用
  • 纤维和织物
  • 热材料

生产方法

有几种不同的方法来生产碳纳米管,有些比其他的更常见。下面是一些例子:

  • 碳弧放电法-最初用于C60富勒烯的生产,这是最常见的,也可能是最简单的方法,因为它的简单。
  • 激光方法:将石墨棒与50:50的钴和镍催化剂混合物激光汽化,然后在真空中热处理,以去除C60和其他富勒烯。
  • 催化化学气相沉积-最常见的方法是在金属催化剂上使用碳氢化合物的催化化学气相沉积。
  • 球磨-一种简单的方法将石墨粉末放入装有四个钢球的不锈钢容器中。净化容器,引入氩气。研磨持续150小时。

其他碳纳米管合成方法:

  • 扩散火焰合成
  • 电解
  • 太阳能的使用
  • 聚合物的热处理
  • 低温固态热解

碳纳米管的历史

从技术上讲,碳纳米管可以追溯到1959年,当时名为Roger Bacon的研究员产生了它们的图像。然后在20世纪80年代,Howard Tennant申请了一种制作它们的方法的专利。但是,直到1991年,Sumio Lijima不仅拍摄了他们的照片,而且还可以向他们提供一个名字,同时能够解释他们是什么。要观察到的第一纳米管是多壁性质的纳米管。直到两年后,一个团队,包括利杰,合成的单壁碳纳米管。

3D打印碳纳米管

3D打印和碳纳米管的合作有着令人兴奋的未来。他们已经成功地用于3D打印形状记忆聚合物用于软机器人。碳纳米管的研究和发现仍在进行中,3D打印的机会是无穷无尽的,从3D微型传感器的构造到更复杂的航空部件。

导电性

由于它们的导电能力,碳纳米管已经巩固了特别兴趣,使其成为许多应用的高度吸引力的选择。有趣的是,石墨烯片卷起的方向和半径也可以确定电性能。

扶手椅纳米管(因其边缘形成的扶手椅形状而得名)与金属一样具有导电性,而锯齿形纳米管只是半导体。

碳纳米管的强度

碳纳米管是迄今为止发现的最坚固的材料之一!

世界上没有多少材料比钢铁坚固100倍,但仍然比铝轻。目前,碳纳米管被用于提高其他材料的性能。例如,它们被添加到聚合物基体中,以提高它们的强度以及电导率和导热率。但为什么它们如此强大?这个问题的答案是双重的。首先,它们的强度是由碳-碳共价键连锁提供的。第二,每个碳纳米管是一个由数百万个原子组成的大分子,这在理论上意味着没有弱点。

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