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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

碳纳米管的特殊性能是在全面的测试和实验中发现的。这些特殊性能包括高导热性、高导电性、断裂前伸长率约18%的弹性、柔韧性、非常高的强度和低的热膨胀率。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其同心圆柱体的数量、圆柱体的半径和圆柱体的长度来识别。

碳纳米管使用

由于其优异的电子和力学性能,碳纳米管是工业应用的最佳候选材料之一。以下是碳纳米管当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

制造碳纳米管有几种不同的方法,其中一些更为常见。以下是一些例子:

  • 碳电弧放电法——最初用于生产C60富勒烯,由于其简单性,这是最常见的,也可能是最简单的方法。
  • 激光法——用50:50的钴和镍混合催化剂对石墨棒进行激光汽化,然后在真空中热处理,除去C60和其他富勒烯。
  • 催化化学气相沉积-最常见的方法使用催化化学气相沉积碳氢化合物在金属催化剂上。
  • 球磨-一个简单的方法,将石墨粉放入一个不锈钢容器与四个钢球。对容器进行吹扫,并引入氩气。铣削持续150小时。

其他碳纳米管合成方法:

  • 扩散火焰合成
  • 电解
  • 太阳能的利用
  • 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前景令人振奋。他们已经成功地用于三维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微型传感器的建造到更复杂的航空航天部件。

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,而锯齿形纳米管只有半导体。

碳纳米管的强度

碳纳米管是迄今发现的最强材料之一!

没有多少材料的强度是钢的100倍,而又比铝轻。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它们的电导率和导热率。但它们为什么如此强大?这个问题的答案有两个方面。首先,它们的强度是由互锁的碳对碳共价键提供的。第二,每个碳纳米管都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。

为了了解更多,今天与成交的成员交谈。