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碳納米管的應用有哪些?

357人已瀏覽 時間 : 2015-02-14 11:33:18

導語:  碳納米管,又名巴基管,是一種具有特殊結構(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)的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離,約0.34nm,直徑一般為2~20nm。一、碳納米管可作為復合材料  由于碳納米管具有優良的電學和力學性能,被認為是復合材料的理想添加相。碳納米管作為加強相…

  碳納米管,又名巴基管,是一種具有特殊結構(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)的一維量子材料。碳納米管主要由呈六邊形排列的碳原子構成數層到數十層的同軸圓管。層與層之間保持固定的距離,約0.34nm,直徑一般為2~20 nm。


碳納米管的應用有哪些?


    一、碳納米管可作為復合材料


  由于碳納米管具有優良的電學和力學性能,被認為是復合材料的理想添加相。碳納米管作為加強相和導電相,在納米復合材料領域有著巨大的應用潛力 。


  碳納米管聚合物復合材料是第一個已得到工業應用的碳納米管復合材料。由于添加了電導性能優異的碳納米管,使得絕緣的聚合物獲得優良的導電性能。根據基體聚合物的不同,通常3%~5%加載量即可獲得消除靜點堆積的效果。實驗表明,2%碳納米管的添加量可達到添加15%碳粉及添加8%不銹鋼絲的導電效果。由于低的加入量及納米級的尺寸聚合物在取得良好的導電性能時,不會降低聚合物機械及的其它性能,并適合于薄壁塑料件的注塑成型。


碳納米管的應用有哪些?



   二、碳納米管可作為電化學器件


  碳納米管具有非常高的表面積比,根據直徑和分散程度不同,碳納米管的比表面積在250~3000m2/g,加之優異的導電性能和良好的機械性能,碳納米管是電化學領域所需的理想材料,是用做制造電化學雙層電容器超級電容器電極的理想材料。碳納米管電容器電容量巨大,和普通介電電容器相比,電容器電容量從微法拉級上升到法拉級。碳納米管電容量可到每克15~200法拉。目前數千法拉的電容器已被生產。


碳納米管的應用有哪些?



  三、碳納米管的氫氣存儲應用


  氫能量蘊含值高,不污染環境,資源豐富,被認為是未來理想的能源,但由于氫氣存儲困難,其使用受到了很大限制。目前氫氣存儲方法主要有金屬氫化物、液化、高壓儲氫及有機氫化物儲氫等,它們各自雖有一定優勢,但均存在一些弊端。如:金屬氫化物不但昂貴而且很重;高壓儲氫安全性受到影響。碳納米管儲氫是具有很大發展潛力的應用領域之一。室溫常壓,下約三分之二的氫能從碳納米管釋放出來,而且可被反復使用。碳納米管儲氫材料在燃料電池系統中用于儲氫氣存儲,對電動汽車的發展具有非常重要的意義。可取代現用高壓氫氣罐,提高電動汽車安全性。研究室碳納米管儲氫以取得許多研究成果。分別獲得了單壁碳納米管4.2 w/%,鋰摻雜多壁碳納米管20 w/ %,鉀摻雜多壁碳納米管14 w/ % 的儲氫效果。美國能源部制定了一個商用標準為6.5w/%。即,儲氫能力65kg/m3,可提供電動車行駛500公里所需的能源。燃料電池在移動電源(手機、電腦等)家庭電源、分散電站、水下機器人、航天器、空間站、潛艇(不依賴空氣推進)等領域有廣闊用途。


  單壁碳納米管介紹


  單壁碳納米管具有優異的電子、機械、力學等性能,尤其是對電子和空穴都具有超高的遷移率,因此,國際半導體路線圖委員會2009年確定其為未來最有可能應用的新型器件材料。實現結構和性質可控的制備是單壁碳納米管應用的基礎和關鍵,然而,經過二十余年的努力,尚未有可能的解決方案,這已經成為碳納米管研究和應用發展的瓶頸。

  李彥課題組十幾年來一直致力于單壁碳納米管的可控生長研究,特別是在催化劑研究方面打下了堅實的基礎,形成了自己的特色。基于對碳納米管生長催化劑性能的深入了解,他們提出了一種利用具有固定結構的催化劑來調控生成的單壁碳納米管結構的方案。他們發展了一類鎢基合金催化劑,這種催化劑納米粒子具有非常高的熔點,能夠在單壁碳納米管生長的高溫環境下保持其晶態結構和形貌。同時,這類催化劑本身具有獨特的結構。


  多壁碳納米管介紹


  碳納米管是繼 C60之后發現的碳的又一同素異形體,其徑向尺寸較小,管的外徑一般在幾納米到幾十納米,管的內徑更小,有的只有 1nm 左右;而其長度一般在微米級,長度和直徑比非常大,可達 103~106。因此,碳納米管被認為是一種典型的一維納米材料。碳納米管自從被人類發現以來,就一直被譽為未來的材料,是近年來國際科學的前沿領域之一。美國加州 Berkeley 大學 Alex Zettl 教授認為,就應用前景對 C60和碳納米管進行全面的比較,C60可以用一頁紙概括,而碳納米管需要一本書來完成。


  碳納米管復合材料介紹


  《碳納米管復合材料》主要涉及碳納米管復合材料,在寫作過程中力求所涉應用領域廣泛、有代表性。《碳納米管復合材料》內容不僅包含了各種生物復合材料、結構材料、微波吸收材料、燃料電池材料、涂層材料,而且涵蓋了金屬、無機、高分子材料等基體材料。考慮到復合材料研究的完整性,《碳納米管復合材料》在重點介紹碳納米管復合材料的制備、表征和應用的同時,介紹了碳納米管的性能、結構、特點,以及有關碳納米管復合材料的研究背景、基體材料的制備與表征方法等。全書較系統地介紹了碳納米管基本概念與性質,碳納米管/羥基磷灰石復合材料,碳納米管/磷酸鈣骨水泥復合材料,凋亡腫瘤用碳納米管熱種子復合材料,碳納米管/鐵氧體低頻微波吸收材料,碳納米管增強金屬間化合物復合材料,碳納米管增強酚醛樹脂/石墨雙極板復合材料,以及碳納米管/羥基磷灰石復合涂層的制備與微觀結構研究。各章節之間力求既相對獨立,又相互聯系,在內容上是一個整體。


    以上就是小編為您介紹的碳納米管的應用,希望能夠幫助到您。更多關于碳納米管的相關資訊,請繼續關注土巴兔裝修網。

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