碳纳米管-它们是什么,如何制造,使用什么
内容类
碳纳米管是什么
碳纳米管由单层碳原子滚动片组成圆柱式分子单墙直径小于1纳米或多墙由数个同心相联纳米管组成,直径达100纳米以上长度可达数微米或甚至数毫米
紫形结构为人毛片,直径约80万至10万纳米,后台由单墙碳纳米管组成网络图片:Jirka切
仿佛他们的块状图文(为什么不阅读广度教程
图形化CNTs化学绑定sp
2联系 极强分子交互
伴之以碳纳米管自然偏向通过范德华力并发,为开发超高强度低重量材料提供契机,这些材料拥有高导电热特性这使得它们多应用极有吸引力
碳同源物
碳是宇宙中第四最大元素,视碳原子安排而定,取形形色色,称之为形形色色
Alotropes系统.碳 Alotropes显示强度和电传性的独特性
室温固碳有两种经典结构:钻石和石墨1985年发现第三个和新的碳 Alotrope,内含完全对称式碳原子60
60码开开新领域碳纳米化学后1991年发现碳纳米管,2004年发现石墨
电性碳纳米管
滚动方向
手艺类矢量图层决定纳米管的电气属性奇异性描述纳米管六角碳原子网格
机器轮椅纳米管-因像臂椅的边缘形状而调用-拥有完全手势指数并高度期望其完全传导性与众不同
齐格扎格纳米管,可能是半导体将石板简单转30度将纳米管从臂椅改成zigzag或反之
MWCNTs总能操作并实现至少与金属相同的传导性能,SWCNTs传导性取决于他们的手势向量:它们能像金属一样行为并电动向量显示半导体属性或非操作性举例说,略微改变高密度可把管从金属转换成大型半导体
碳纳米管属性
CNT除从石墨继承的电气特性外,还具有独特的热机械特性,使其对开发新材料感兴趣:
所有这些特性都使碳纳米管理想选择电子设备、化学/电子化学和生物传感器
晶体管电子场发射机、锂离子电池、白光源、氢存储电池、阴极射线管、静电卸载和电阻应用
碳纳米管和碳纳米机之间的差异
请注意碳纳米管不同于碳纳米机CNF通常长数微米直径约200纳米碳纤维用数十年加固复合物,但并不像CNTs有相同的网格结构由几种形式的碳和/或数层石墨混合组成,并堆积到非定序碳上的不同角上(原子不排列成序结构中)。CNF与CNT相似性能,但由于可变结构,抗拉强度较低,内部非空心
先看五小段碳纳米管视频
谁发现碳纳米管
上千篇论文逐年发布 关于CNTs或相关部分, 其中大部分论文都表扬Sumioiima发现CNTs
精微图解碳)报告多墙碳纳米管发现
粗略阅读科学文献时,人们可能会产生Iijima事实上发现碳纳米管的印象。毋庸置疑,他为现场做出了两项重要贡献,然而仔细分析文献显示,他肯定不是第一个报告有CNTs的人。
日志编辑
碳化高山市
名人发现碳纳米管试图清除空气描述导致发现碳纳米管的时序事件深入探查碳纳米管历史后发现,相当明显的是CNT的源头甚至可能是历史前自然化的(多读我们的文章中关于CNT
出生和早期碳纳米管历史.
碳纳米管如何制作
目前有三种主要方法生产CNTs:弧释放、激光反射石墨和化学蒸发沉降
前两个过程用电或激光燃烧石墨,气相中开发的CNT分离所有三种方法都要求使用金属(例如铁、钴、镍)催化
CVD进程
CVD进程目前最有希望,因为它允许在更容易控制的条件下以较低成本生产更多CNTCVD流程中,制造商可将金属催化剂(如铁)与含碳反应气体(如氢或一氧化碳)合并成高温炉内催化剂上碳纳米管
CVD期间CNT催化粒子生长图微小二级催化粒子CNT直径开发,纳米管开始生长催化剂粒子或顶部或底部生成纳米管开发碳封图片:皇家化学学会
运动用品(双轮机框架、网球拍打、曲棍球棒、高尔夫球俱乐部和球赛、滑雪赛和白艇赛运动箭头)
游艇作业(封装、船体和帆船其他部件)
织物(静电织织物防弹背心、防水阻燃织物
汽车、航空和空间(轻力高强度结构复合物)
工业工程类风轮转盘涂层和工业机器人臂
静电电荷保护CNT电影专用于空间应用和辐射屏蔽CNT纳米泡沫和aerogel
CNT布料阻塞9M并上传弹道测试显示的材料大致与六叠名片相同厚度来源:Nanocom技术
正负调控碳纳米管催化剂图片:EmilioMPérez,IMDEA)
10nm碳纳米晶体管配置图Aaron Scott南伊利诺伊大学
柔性氢传感器仿真单墙碳纳米管博士Sun/Argonne)
CVD进程可以是纯催化或等离子支持后一种温度(200-500摄氏度)比催化过程(达750摄氏度)略低,并旨在产生CNT生长
净化
合成技术得到改进以获取高纯度碳纳米管,副产品生成杂质如金属封装纳米粒子、碳纳米管端点中的金属粒子和无定型碳等不可避免现象,因为金属纳米粒子对纳米管生长至关重要
外国纳米粒子 和合成期间出现的结构缺陷 产生不幸隐含 改变生成碳纳米管的物理化学特性
正因如此,碳纳米管需要借助各种方法净化,例如酸处理或超声波处理程序结束
碳纳米管应用及其使用
与传统材料相比,CNT完全适合需要高强度、耐用性、电传导性、热传导性和轻量性能的任何应用
目前,CNT主要用作合成物添加剂CNTs商业化提供粉末,即高度交错和聚集式CNT展示其特性时需要解开并均衡分布于基底
另一项要求是CNT需要化学绑定基底,例如塑料素材为此目的,CNT实现功能化,即它们的表面经化学调整最优融入不同材料并用于相关具体应用
碳纳米管也可以插入纤维中,这不仅为特殊织物带来有趣的可能性,还可能有助于实现一个特别乌托邦项目-
空间电梯.
素材类
碳纳米化生成纳米合成物因其机械性、电气性、热性、屏障和化学特性如电导性、拉强度提高、热偏转温度提高或阻燃性而备受高度吸引力替代传统复合材料的关注
这些材料允诺增加穿甲阻抗力和断裂强度,反静态性能并减重举例说,据估计高级CNT复合物可将飞行器和航天器的重量下降30%
复合素材已使用
催解
令碳纳米管对催解如此有吸引力的是它们的异常高表面积,加之能基本上将任何化学种类附入其侧墙CNT在许多相关化学过程中已经被用作催化剂,然而控制它们的催化活动并不容易
最初,碳纳米管通过强联结(共值联结)与分子并发,最终产生非常稳定的复合物。然而,这种连接意味着纳米管结构的改变,并因此意味着纳米管特性的改变。
类似用缩略图锁定广告:工会强健,弱非共值力也被使用,保持纳米管结构原封不动,但通常产生运动不稳定复合物比较此例即贴贴贴广告和文章都没有受损,但工会弱得多
研究者已经在开发方法通过机械联结对碳纳米管进行化学修改,这是第一个例子
机械内联碳纳米管.此类复合物稳定与共价复合物相同,同时尊重初始结构和非共价复合物
晶体管
半导单行碳纳米管仍被视为下一代高性能、超尺度薄膜晶体管以及光电设备替换硅电子器的强选对象(阅读更多:
20年纳米管晶体管)
关键问题之一是CNT晶体管能否提供性能优于子-10nm长度硅
纳米电子学界对CNT晶体管能否保持极长性能有不同意见微小有效载波会增加地道现象, 导致设备约15nm分解 — — 少数探索纳米管装置等维度的理论研究支持了这一观点。
同时,其他人仍然确信单墙碳纳米管体-直径只有1纳米-允许晶体管行为极佳,甚至下至10纳米范围
迄今研究人员只取得了有希望的实验结果,目前与CNT晶体管融入工业级芯片制造方面还存在许许多多挑战。
传感器
上头
分组Cees Dekker为开发CNT电化学纳米传感器铺平道路,展示SWCNT作为量子线的可能性及其开发现场效果晶体管的有效性
多项研究显示,尽管CNT系统强健惰性结构,但其电气特性极敏感于电荷转移和各种分子化学用药的影响
以CNTs为基础的传感器多为现场效果晶体管-尽管CNT强健惰性结构,它们的电气特性对电荷转移和各种分子化学用药的影响极为敏感。CNTs-FETs被广泛用于检测环境应用中的温室气体等气体
功能化CNT系统对选择目标解析很重要不同类型的传感器基础是函数论CNT与目标解析器之间的分子识别交互
举例说,研究人员开发
柔性氢传感器单墙碳纳米管装饰纳米粒子
南欧墨水
墨水配方基于CNT分布式对透明电极、RFID标签、薄膜晶体管、发光装置和太阳能电池等印刷电子应用有吸引力(更多读取: " )。
打印电子应用导出纳米材料)
电极
碳纳米管被广泛使用为电极用于化学和生物遥感应用和许多其他电化研究单维分子几何加上优异电性,CNT成为电极面分子工程的重要素材,开发区域电子转移能力至关重要
显示器
高导电率和极精锐性(小技巧半径曲调越高,电场集中度越高,高射场排放越高),碳纳米管被认为是现场发射者最有希望的材料,实践实例是电子发射场显示器CNTs
现场发布显示器技术使新类大面积高分辨率低价平板显示器成为可能FED制造要求CNT精确尺寸和密度增长高度、直径和尖锐性影响电压,而密度影响电流
巴基纸
Buckypaper可发现多项应用:作为已知最热导素之一,Buckypaper可开发高效芯片热汇更节能更轻背景照明显示器电路保护材料免电磁干扰,因为电流载量异常高可切换表面(见:
纳米技术论文可切换版面)
光电应用
单纳米管生成光学吸收和释放的离散细峰值,由多子系统聚集在一起的大型剖析结构也显示有趣的光学行为
举例说,一毫米长联动MWCNTs通过电流加热和SWCNT捆绑释放两极白化光比传统tungsten线程高亮度
纳米医学和生物技术
纳米管或石墨等碳纳米材料不仅广泛研究其在工业应用中的潜在用途,而且生物医学工程师对纳米技术应用极感兴趣。
相当有兴趣使用CNT应用各种生物医学CNT物理属性,如机械强度、电传率和光学属性,对于创建高级生物素可能极有价值
碳纳米管也可以化学修改以显示适合生物应用的特性(例如功能类、分子和聚合物),如增强溶性与生物兼容性、增强材料兼容性与细胞响应性
氮分碳纳米管等药方开发
核聚碳纳米管作为药送工具)
然而,CNT的细胞毒性问题已经引起许多研究兴趣,尚未产生确定答案鉴于这些纳米毒理学研究无果状态,研究人员表示,有必要对化学和物理特性不同的CNT进行系统化生物评价,以确定其精确药效学、细胞毒性和最优用量
过滤性
高流膜是未来节能水净化的重要组成部分研究者已经展示出碳纳米管高效水传输,开口小于一纳米
嵌入脂肪膜时,纳米管压缩水分子进单文件链,导致快速迁移流速比广度碳纳米管快10倍,比最佳生物膜快6倍,蛋白质称为quapolin
滤水优于自然)
碳纳米管还用超吸膜展示保护性纺织品光膜提供水蒸发速率超过GoreTex等商业可吸布流,尽管CNT孔宽度只有几纳米
关键点是,它们还保护不受生物物剂的影响,因为它们极小孔径小,宽小5纳米生物威胁如细菌或病毒大得多,通常大于10纳米
研究者用化学威胁功能组修改CNT表面功能组会感知并阻塞威胁像门卫孔口
第二皮肤保护士兵不受生物和化学物剂)
常问碳纳米管问题
碳纳诺贝兹是什么
碳纳米管或CNT完全由碳原子组成管子有非同寻常的机械性、电热性、光学性能和化学性能,适合纳米技术、电子学、光学学和其他材料科学领域的各种应用
碳核元制作得如何
碳纳托贝斯通常使用三种方法生成:弧分解法、激光反射法和化学蒸汽沉积法CVD最受欢迎,原因是成本低和可扩缩性高
碳纳诺贝兹类型
碳纳诺管分两大类:单散碳纳诺管和多散碳纳诺管SWCNTs单层碳原子,MWCNTs由多同心碳原子组成
碳纳诺贝兹属性是什么
碳纳米管独有性能超轻量比钢强 高热传导性 极电传导性 并显示独特的光学特性以上属性适合各种技术应用
碳纳诺贝兹应用
碳纳诺贝兹在许多领域有多种应用,包括电子学、材料科和纳米技术用于制造晶体管、电池、能量存储装置、传感器甚至医疗装置素材科学使用这些素材增强复合素材
碳纳诺贝兹安全吗
碳核管安全仍在调查中虽然它们在各个领域有巨大的使用潜力,但它们对人类健康和环境的影响并未得到完全理解。一些研究显示,吸入会有害,类似于石棉纤维因此,在处理时应采取适当的安全措施。
当前碳核素研究是什么
碳核素研究范围广广,侧重于开发新应用,改进生产方法并研究特性研究者正在研究碳纳诺管的潜在环境健康影响,以确保其安全使用
碳核电运电
碳核电极电导高电流密度不受损,在各种电子应用中有用
碳核素医学用法
碳核素医学有潜在应用其独特性能使其对药物交付、组织工程和医疗设备组件都有用需要更多研究以确保其在这些应用中的安全和有效性
未来碳核管
未来碳纳诺贝兹看似有希望,通过深入研究探索其在各个领域的应用它们的独有特性可革命电子学、医学、能源存储和材料科学确保其安全使用是未来研究的一个关键领域
碳纳米器贵吗
碳纳米管成本随质量、类型和生产法而大相径庭一般来说,高质量碳纳诺管因其生产过程复杂而费用昂贵然而,随着生产方法的改善,成本将来可能会下降。
碳核管电子应用如何
电子学中,碳纳诺管用于晶体管、传感器和其他组件,因为它们极强电导性独有电子特性未来开发小节能电子设备时,它们也可发挥关键作用
碳纳诺贝兹的环境影响是什么
碳纳诺贝兹对环境的影响不完全理解虽然它们提供巨大的潜在效益,但人们担心如果不适当处置或回收,它们有可能危害环境。研究正在进行中以理解环境冲击并开发安全处理和处置方法
碳净化器回收
正在研究开发回收碳核管方法,特别是鉴于其潜在的环境影响虽已取得一些进展,但有效回收碳核管并维护其独有性能仍是一项重大挑战。
碳核管在能源存储中的作用是什么
碳纳诺贝兹在能源存储方面有巨大潜力超电容和电池因高表面积、电导率和化学稳定性而使用提高存储器性能 提高效率并存储更多能量
通过