納米碳管

納米碳管(CNT)，管狀的納米級石墨晶體，是單層或多層石墨片圍繞中心軸按一定的螺旋角捲曲而成的無縫納米級管，每層的C是SP2雜化，形成六邊形平面的圓柱面。碳納米管同樣也有天然產出的碳晶特性。使納米碳管成為人們認知的碳原子材料。科學發現自然，自然驗證科學。

基本介紹

• 中文名：納米碳管
• 外文名：CNT
• 成分：管狀的納米級石墨晶體
• 原料：單層或多層石墨片圍繞

歷史

納米碳管由1991年日本科學家Sumio Iijima發現，具有優良的場發射性能，製作成陰極顯示管，儲氫材料。我國自製的碳管儲氫能力達到4%，居世界領先水平。1992年，科研人員發現碳納米管隨管壁曲卷結構不同而呈現出半導體或良導體的特異導電性；1995年，科學家研究並證實了其優良的場發射性能；1996年，我國科學家實現碳納米管大面積定向生長；1998年，科研人員套用碳納米管作電子管陰極；1998年，科學家使用碳納米管制作室溫工作的場效應電晶體；1999年，韓國一個研究小組製成碳納米管陰極彩色顯示器樣管；2000年，日本科學家製成高亮度的碳納米管場發射顯示器樣管。同年，香港科技大學物理系兩位博士合成出全球最細的納米碳管。

我國科學家不僅在世界上合成出最長的碳納米管，而且加緊了碳納米管的套用研究，研製出具備良好儲氫性能的碳納米管和具備初步顯示功能的碳納米管顯示器，並在利用其電子發射性能研製發光器件。

從納米碳管的發現，到今天，已經整整20年了，可惜還依然沒有看到當初科學家為納米碳管所描繪的套用前景。根據筆者多年在該領域的研究，可以歸納為以下一個原因：1.獲得高純的納米碳管非常困難：眾所周知，納米碳管不是單一的分子形態，傳統的分離純化方法對它不起任何作用；同時碳管有單壁、多壁，長短，粗細，金屬非金屬之分，這些都為納米碳管的分離純化設定了難以逾越的障礙。2.巨觀與微觀的差異：納米碳管在微觀領域有非常優異的力學、電子、熱力學等特性；但是，現實生活中的套用是在巨觀領域，如果把納米碳管組裝成巨觀的器件或工具，它的那些在微觀領域所具有的優良性能還有保存嗎？我想答案大多數情況下是否定的。但是由於現狀科技的發展速度。以及科學家們的熱愛程度，在2006年間國外市場慢慢的出現了用納米碳管做散熱材料，

由於納米碳碳管發展的迅速，在2012年間流入中國散熱市場，在這過程中有很多中國人嘗試去研究納米碳散熱材料的塗層，在2013年6月13日，中國以納米碳管作為散熱的材料廠家成功走入市場。

特性

1.碳納米管的力學性能
理論和實驗研究表明，碳納米管具有極高的強度，理論計算值為鋼的100倍。同時碳納米管具有極高的韌性，十分柔軟，被認為是未來的超級纖維。這裡的納米碳管的力學概念是指，以單個單質特性存在的閉合全同粒子的原子力學性質。

2.碳納米管的發射性能
單壁碳納米管的直徑通常是幾個納米，長度可以達到幾十至上百微米，長徑比很大，而且其結構完整性好，導電性很好，化學性能穩定，具備了高性能場發射材料的基本結構特徵。這種高性能是在光電原子散射能效的的聚集，具有冷暗物質的一定能效。

3.碳納米管的電磁性能
碳納米管具有獨特的導電性、很高的熱穩定性和本徵遷移率，比表大，微孔集中在一定範圍內，滿足理想的超級電容器電極材料的要求。碳納米管的電磁效應同樣存在著兩端正負極場和單極粒子的特質性質，前者是以複合量子態的存在，是在下面第5行成複合材料人們的生活套用，而後著的單極碳粒子的性質是可以組成粒子點陣躍遷跳躍的納米線，它的能效要有更高的輻射能量存在。

4.碳納米管的吸附性能
碳納米管具有較大的比表，特殊的管道結果以及多壁碳納米管之間的類石墨層隙，使其成為最有潛力的儲氫材料，在燃料電池方面有著重要的作用。

5.碳納米管的化學性能
碳納米管已被用於分散和穩定納米級的金屬小顆粒。由碳納米管製得的催化劑可以改善多相催化的選擇。

我們國內已經生產出長管，短管，羥基化碳管，羧基化碳管，高導電碳管，鍍鎳碳管，可溶性碳納米管。碳納米管可以做一些表面處理，經過表面處理後，可以溶在乙醇和丙酮中。鍍鎳碳納米管廣泛套用在防禁止上。