碳納米管課件

碳納米管

11504班：施運(yùn)、何晨玥目錄一、簡(jiǎn)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(jiǎn)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(lèi)可分為：?jiǎn)伪谔技{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(zhǔn)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(chēng)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，基本性能性能力學(xué)性能柔韌性強(qiáng)硬性導(dǎo)電性傳熱性力學(xué)性能強(qiáng)硬性：碳納米管具有良好的力學(xué)性能，CNTs抗拉強(qiáng)度達(dá)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(gè)數(shù)量級(jí)；它的彈性模量可達(dá)1TPa，與金剛石的彈性模量相當(dāng)，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1011MPa的水壓下(相當(dāng)于水下10000米深的壓強(qiáng))，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(shí)際應(yīng)用中，碳納米管在基體材料中通過(guò)相互搭建成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行電子傳遞，進(jìn)而實(shí)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(zhǎng)徑比，因而其沿著長(zhǎng)度方向的熱交換性能很高，相對(duì)的其垂直方向的熱交換性能較低，通過(guò)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(mǎn)碳納米管，再把碳層腐蝕掉，就可以制備出最細(xì)的納米尺度的導(dǎo)線，或者全新的一維材料，在未來(lái)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(lái)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(qiáng)的塑料力學(xué)性能優(yōu)良、導(dǎo)電性好、耐腐蝕、屏蔽無(wú)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(duì)環(huán)境造成影響。碳納米管增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料強(qiáng)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(qiáng)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(kāi)，形成