《少壁碳納米管的內層操縱與層間摩擦特性研究》是依託清華大學，由張瑩瑩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：少壁碳納米管的內層操縱與層間摩擦特性研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：張瑩瑩
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
少壁碳納米管由同軸的幾層石墨烯圓筒構成，其鄰近管壁之間只存在范德華作用力，具有很低的界面摩擦，是一個潛在的超潤滑體系，但是由於所需實驗條件的苛刻，其層間摩擦力尚未被精確測量，層間摩擦特性也未被系統研究；此外，超長碳納米管內層具有表面乾淨、結構完美的特點，若能被收集和獨立操縱將對其高端器件的製備意義重大。本項目擬基於厘米級長度、結構完美的少壁碳納米管，採用納米機械手和雙探針技術，實現對碳納米管層間滑動摩擦力的測量，並系統研究其摩擦行為與結構的關係；利用超長少壁碳納米管具有完美結構的優勢，實現對巨觀長度上超潤滑現象的實驗驗證；並在此基礎上對超長少壁碳納米管內層進行抽取、表征和操縱。該項目的研究對深入認識納米界面的摩擦特性具有重要意義，並將為高品質碳納米管的製備開闢一條全新的途徑。
結題摘要
超長碳納米管具有很低的缺陷密度，能夠體現出碳納米管本徵的優異性能，是電子器件、超強纖維等領域的尖端基礎材料。大批量、可控地製備巨觀長度結構完美的碳納米管是實現超長碳納米管的基礎性質研究及大規模套用的前提。以此為基礎，可以研究碳納米管層間的摩擦特性並活的內層抽取的潔淨碳納米管。本項目中，我們通過深入研究碳納米管的生長機理，提出製備高密度碳納米管的關鍵是阻止催化劑顆粒在高溫下的聚並行為的思路，並發展了“石墨烯輔助法”和“預沉積催化劑法”製備高密度超長碳納米管陣列的技術。為了方便對單根碳納米管的定位、表征，我們發展了在碳納米管上氣相沉積納米顆粒實現碳納米管光學可視化的方法。在此基礎上，發展了巨觀尺度、大氣環境下單根碳納米管的可控操縱技術，包括碳納米管的切斷、轉移、組裝複雜結構等。進而，以碳納米管可控操縱為基礎，首次發現了厘米級長度結構完美的碳納米管層間的巨觀尺度超潤滑現象，並研究了碳納米管彎曲曲率、長度、斷開等對層間摩擦力的影響。在上述基礎上，發展了超長碳納米管內層可控抽出的技術，使得製備高密度全同手性碳納米管陣列成為可能，為高品質碳納米管的製備、高性能電子器件的組裝、高強度碳納米管管束的獲得提供了全新的思路。本項目的研究不僅推動了對碳納米材料生長規律的認識，也促進了對碳納米管基本性質的研究，有利於碳納米管在器件領域的進一步套用。
