为什么说碳纳米管是21世纪最有前途的纳米材料之一

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解决时间 2021-07-18 19:39

提问者网友：精神病院里
2021-07-17 20:55

最佳答案

五星知识达人网友：神的生死簿
2021-07-17 21:05

碳纳米管自1991年被发现特别是单层碳纳米管的发现和宏观量的合成成功以来，引起了人们的广泛兴趣，已成为富勒烯领域的一个主要的研究热点，是物理化、化学和材料科学等学科中最前沿的研究领域之一。由于其独特的结构，碳纳米管的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值，如：其独特的结构是理想的一维模型材料；巨大的长径比使其有望用作坚韧的碳纤维，其强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6；同时它还有望用作为分子导线，纳米半导体材料，催化剂载体，分子吸收剂和近场发射材料等。科学家们预测碳纳米管将成为21世纪最有前途的一维纳米材料，纳米电子器件材料和新一代平板显示材料。
碳纳米管的制备主要有直流电弧法，催化法和激光法。北京大学发现在阴极中掺杂Y₂O₃可以大提高阴极沉积物中的碳纳米管的含量，同时，他们和中科院电镜中心合作对电弧法合成碳纳米管横截结构的高分辨电镜研究显示，碳纳米管的实际结构比理想模型复杂得多，它是由理想同心石墨片圆柱形结构，而很多是卷曲石墨结构，结构中存在大量位错，而且横截面是多边椭圆形。中国科学院物理研究所所采用独特的方法，获得高密度、高纯度、大面积、高取向的离散纳米管列阵，其长度可达90μm，被国际同行公认为一种全新的制备方法。另外北京大学在单层碳纳米管的制备和研究方面也取得了一些成果：在单层碳纳米管的大量合成方面，他们利用新型的催化剂在一定的电弧条件下，每天可获得数十克纯度约为50%~70%的粗产品，经纯化可使单层碳纳米管的纯度超过90%；在研究过程中，他们提出了以乙炔型碳化物为连接桥梁的单层碳纳米管的生长机理，根据此模型利用不同的催化剂，合成出不同直径分布的单层纳米管，为研究和制备以单碳纳米管为基质的纳米器件单元提供了可选择的原料；他们还对纯化后的单层碳纳米管经化学处理，可将其裁剪和分离成不同长度的单层碳纳料管，经裁剪的单层碳纳米管极易分散在水、酒精和DMF等极性溶剂中形成胶体，为进一步进行化学修饰、功能化和模板组装打下基础。

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1楼网友：纵马山川剑自提
2021-07-17 22:03

为什么说碳纳米管是21世纪最有前途的材料之一提起“纳米”这个词，可能很多人都听说过，但什么是纳米，什么是纳米材料，可能很多人并不一定清楚，本文主要对纳米及纳米材料的研究现状和发展前景做了简介，相信随着科学技术的发展，会有越来越多的纳米材料走进人们的生活，为人类造福。纳米是英文namometer的译音，是一个物理学上的度量单位，1纳米是1米的十亿分之一；相当于45个原子排列起来的长度。通俗一点说，相当于万分之一头发丝粗细。就象毫米、微米一样，纳米是一个尺度概念，并没有物理内涵。当物质到纳米尺度以后，大约是在1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。这种既具不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质的特殊性能构成的材料，即为纳米材料。如果仅仅是尺度达到纳米，而没有特殊性能的材料，也不能叫纳米材料。过去，人们只注意原子、分子或者宇宙空间，常常忽略这个中间领域，而这个领域实际上大量存在于自然界，只是以前没有认识到这个尺度范围的性能。第一个真正认识到它的性能并引用纳米概念的是日本科学家，他们在20世纪70年代用蒸发法制备超微离子，并通过研究它的性能发现：一个导电、导热的铜、银导体做成纳米尺度以后，它就失去原来的性质，表现出既不导电、也不导热。磁性材料也是如此，象铁钴合金，把它做成大约20—30纳米大小，磁畴就变成单磁畴，它的磁性要比原来高1000倍。80年代中期，人们就正式把这类材料命名为纳米材料！

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