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碳納米管作為一維納米材料,重量輕,六邊形結(jié)構(gòu)連接,具有許多異常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應(yīng)用前景也不斷地展現(xiàn)出來。
碳納米管,又名巴基管,是一種具有特殊結(jié)構(gòu)(徑向尺寸為納米量級,軸向尺寸為微米量級,管子兩端基本上都封口)的材料。碳納米管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0.34mm,直徑一般為2"20nm,根據(jù)碳六邊形沿軸向的不同取向可以將其分成鋸齒形、扶手椅型和螺旋型三種。其中螺旋型的碳納米管具有手性,而鋸齒形和扶手椅型碳納米管沒有手性。
碳納米管的作用是什么?這是一種新型材料,有很多應(yīng)用,主要作用如下
在超長碳納米管的內(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)灌滿碳納米管,再把碳層腐蝕掉,就可以制備出細(xì)的納米尺度的導(dǎo)線,或者全新的一維材料,在未來的分子電子學(xué)器件或納米電子學(xué)器件中得到應(yīng)用。有些超長碳納米管本身還可以作為納米尺度的導(dǎo)線.有比較好導(dǎo)電性哦.
碳納米管(CarbonNanotubes)是多種材料的新型添加劑。加入聚合物、陶瓷或金屬中,可以提高材料的物理性質(zhì)(如導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和其它物理性能),效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于炭黑、碳纖維或玻璃纖維等傳統(tǒng)添加劑。碳納米管可以分為單壁、雙壁和多壁碳納米管,其主要差別在于碳納米管結(jié)構(gòu)中石墨片層的數(shù)目。炭黑導(dǎo)電劑在正極材料中的添加量通常為3%左右,而碳納米管、石墨烯等新型導(dǎo)電劑的添加量可降低至0.5~1.0%左右,提升正極活性物質(zhì)填充量,有助于提升鋰離子電池能量密度。
原位液相合成法是指在液相條件下在碳納米管表面原位生成一種新的物質(zhì),此類物質(zhì)主要為有色金屬氧化物等。利用對碳納米管表面的無機(jī)包覆,一方面可發(fā)揮金屬氧化物和碳納米管的二者的優(yōu)異,另一方面可顯著降低碳納米管表面的能量,從而降低碳納米管的聚集程度。結(jié)晶方法分為鍛燒結(jié)晶法和水熱結(jié)晶法。鍛燒結(jié)晶法是指金屬氧化物先驅(qū)體在水溶液中轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的溶膠,吸附在碳納米管表面,在惰性環(huán)境下對其進(jìn)行鍛燒,鍛燒溫度應(yīng)超過金屬氧化物的相轉(zhuǎn)化溫度,此方法優(yōu)點(diǎn)是:工藝比較簡單。水熱結(jié)晶法是目前無機(jī)包覆中研究較為普遍方法,優(yōu)點(diǎn)是得到的材料小且均勻;缺點(diǎn)是:生產(chǎn)工藝比較繁雜。