《基於碳納米管的新型納微結構的製備及套用研究》是依託清華大學，由魏洋擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於碳納米管的新型納微結構的製備及套用研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：魏洋
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
碳納米管是性能優異的一維納米材料，其研究受到了廣泛關注，近期一些研究進展表明以碳納米管作為基礎材料構建新的納微結構是其套用基礎研究的一個重要方向，有可能對碳納米管的套用帶來深遠影響。本項目將主要立足於我們課題組已經初步製備的一些獨特的具有套用前景的基於碳納米管的納微結構，包括真空熔斷碳納米管獲得的針尖狀納微結構，碳納米管與微電纜的複合納微結構，以及從這些結構衍生的新的納微結構。以這些新穎結構為出發點進一步展開具體深入的研究，系統全面的攻克這些全新結構的製備、性能表征將會遇到的新的難點，闡明研究過程中發現的關鍵科學問題，發掘這些全新的納微結構的在場發射電子源、掃描探針顯微鏡探針、高性能微電纜、微反應器等領域的套用潛力。在該方向的持續深入研究將會使我們在碳納米管套用領域掌握更多的領先技術，獲得創新的自主智慧財產權。
結題摘要
碳納米管因其獨特結構和優異性能而備受關注，如大的長徑比、良好的導電導熱性能、高的機械強度等。通過這些年的不斷探索，人們已經發展出一些具有巨觀尺度的碳納米管材料，如多壁碳納米管陣列、連續碳納米管薄膜、水平單壁碳納米管陣列、超長碳納米管等，這些由碳納米管構成的巨觀材料適合進一步的加工和工藝處理，使碳納米管成為可以廣泛套用的基礎納米材料。在此基礎上我們提出基於碳納米管的新型納微結構的製備及套用研究這一課題，希望能用碳納米管構築一些具有優異性能和潛在套用前景的納微結構。結合碳納米管具備的優異性能我們初步提出了兩個具體的研究內容：場發射和複合纖維，這兩項研究內容均得以順利開展。我們發展出高效的用雷射加工碳納米管薄膜和碳納米管長線來製備碳納米管微尖的技術，批量製備出具有髮夾形狀的碳納米管熱場發射微尖，將碳納米管微尖集成到具有平面場發射結構的場發射顯示器中實現了字元顯示。我們用氧反應離子刻蝕工藝對超順排碳納米管陣列進行表面處理，在碳納米管的表面修飾含氧官能團，以提高從碳納米管陣列中紡出的碳納米管纖維與聚乙烯醇的複合效果，將碳納米管複合纖維的強度從1.3GPa提升至2.2GPa。在前期成果的基礎上我們提出並嘗試了更多的基於碳納米管的新型納微結構，開展了相關套用研究。將碳納米管薄膜懸空設定在圖形化的襯底上，用雷射加工和乙醇霧化處理可以製備出碳納米管細線陣列，這種新穎的細線陣列在具有快速熱回響性能的同時還具備較高的結構穩定性，在碳納米管白熾光顯示器和碳納米管熱聲晶片中獲得了具體套用。我們還發展了具有高的電子透過率的碳納米管-石墨烯複合薄膜、可套用在半導體照明領域的碳納米管圖形化藍寶石襯底、碳納米管-功能氧化物複合鋰離子電池電極等等。這些新的嘗試讓我們收穫了更多具有套用前景的碳納米管納微結構的同時，也為我們的下一步研究計畫奠定了堅實的基礎。
