碳纳米管及其应用进展
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碳纳米管具有非 常大 的长径 比， 而 沿着 长度 方 向的热交 因
由多层石墨片卷 曲而成 的。碳 纳米 管因其 具有较 高 的长径 比， 米管捆在一起 ， 热量也不会从一根纳米管 传到另 一根 ， 米管优 纳 以及独特 的 机械 、 理 、 学 性 能 ， 物 化 引起 了科 学 家 们 极 大 的兴 异 的热学性能将 能使它 成为今 后计 算机 芯片 的导热板 ， 可用 也 趣 “ｊ在储能器件 电极材料 、 ， 复合 材料 、 吸附分 离 、 化等诸 多 催 于发动机 、 火箭等各种高温部件” 。
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主要应用 ， 对碳纳米管 的发展前景做了乐观展望 。
关键 词 ： 碳纳米管； 应用； 性能； 制备
Ｃａ ｂｏ ｎ ｔ ｅ ｎｄ ｉｓ Ａｐ ｉ ａ ｉ ｎ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｒ ｎ Ｎａ ｏ ｕｂ ｓ ａ ｔ ｐｌ ｔｏ ｏ ｒ ｓ ｃ
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电性 ¨ 。荷 兰和美 国的科 学家 ， 用单根 单层碳 纳米管 和三个 电 极， 研制了可在室温 下工作 的场 效应 三极管 。当施 加合适 的栅 极 电压时 ， 碳纳米 管便由导体变成绝缘 体 ， 从而实 现 了“ ” … ０ 、 １’ 状 态 的转 换 。
１ ３ 热 学性 能 ．
・
２ ０・Hale Waihona Puke Baidu
广州 化工
２１ ０ １年 ３ ９卷第 ４期
碳 纳 米 管及 其应 用 进 展
刘 华， 李春艳 ， 陈建超 ， 晓峰 杨
００ ５ ） ３０ １
（ 中北 大学物 理 系，山西 太原
摘 要 ： 简要介绍了碳纳米管的基本特性和制备方法， 说明了各类制备方法的优缺点。综述了碳纳米管在多种先进材料 中的
诞 生 以来 ， 明 了多 种 制 备 工 艺 方 法 ， 纳 米 管 的 合 成 技 术 也 是 发 碳 日益成熟 ， 低成本大量合成碳纳米管 已经成为 可能 ， 索和探究 探
纳米 管优异 的力学性 能 ， 拉强 度达 ５ 抗 ０—２０ Ｇ ａ 是钢 的 １０ ０ Ｐ ， ０ 倍， 密度却只有 钢的 １６ 至少 比常规石墨纤维高一个数 量级 ， ／， 因 而被 称 为 “ 强 纤维 ” 超 。同 时 还 具 有 极 高 的 弹性 ， 的 弹 性 模 量 它 可 达 １Ｔ ａ 与 金 刚 石 的 弹 性 模 量 相 当 ， 为 钢 的 五 倍 。将 Ｐ， 约 碳 纳米管作 为复 合材料增 强体 ， 可表 现 出 良好 的强度 、 弹性 、 抗 疲 劳性及各 向同性 ， 给复合材料 的性能带来极大 的改善 。
艺 的研究得 到了广泛 的关 注。大规模制备碳 纳米管 已经成为 当 碳纳米管无缝管状结构和管身 良好 的石 墨化程度 赋予 了碳 今碳 纳米 管研 究领 域 的重 要研 究方 向 一 １ １ ｏ因此 能够 获得 足 ５
够 量的 、 管径均匀 的、 有较 高纯度 和结构 缺陷 少 的碳纳 米管 ， 具 是对 其性 能和应用研究 的基础 ６。 自电弧法制备碳纳米管技术 １ ］
１９ ９ １年 日本 Ｎ Ｃ公 司基础 研究 实验 室的 电子显 微镜 专家 Ｅ Ｓ Ｉｉａ采用高分辨率隧道 电子显微镜发现一种外径为 ５ ５ｎ ．ｉｍ ｊ ． ｍ、 内径 ２ ３／１由两层 同轴类石 墨 圆柱面叠 合形成 碳纳米 管 …。 ． １， １ １ 碳纳米管是继富勒烯 之后 出现 的又一种新 型 的碳质 纳米材 料 ， 从结构上看碳纳米管是由一层或者多层石墨层 片按照一 定螺旋 角卷 曲而成 的、 直径 为纳米量 级 的圆柱壳体 Ｊ 。根 据组成 石 墨 片层数 的不 同， 碳纳 米管可分 为单壁碳 纳米管 （ ＷＮ Ｓ 和多壁 Ｓ Ｔ） 碳纳米管 （ ＷＮ Ｓ ， Ｍ Ｔ ） 前者 是 由单 层石 墨片卷 曲 而成 的， 者是 后
领 域 得 到 了广 泛 应 用 … 。
换性能很 高 ， 相对的其垂直方 向的热交换 性能较低 ， 过合适 的 通 取 向， 纳米管可 以合成各 向异性 的热 传导 材料 。即使将 碳纳 碳
１ 碳 纳 米 管 的特 性
１ １ 力学性 能 ．
２ 碳 纳 米 管 的制 备
碳纳米管作为纳 米材料 中最 具潜力 的材料 之一 ， 其制 备工
由多层石墨片卷 曲而成 的。碳 纳米 管因其 具有较 高 的长径 比， 米管捆在一起 ， 热量也不会从一根纳米管 传到另 一根 ， 米管优 纳 以及独特 的 机械 、 理 、 学 性 能 ， 物 化 引起 了科 学 家 们 极 大 的兴 异 的热学性能将 能使它 成为今 后计 算机 芯片 的导热板 ， 可用 也 趣 “ｊ在储能器件 电极材料 、 ， 复合 材料 、 吸附分 离 、 化等诸 多 催 于发动机 、 火箭等各种高温部件” 。
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主要应用 ， 对碳纳米管 的发展前景做了乐观展望 。
关键 词 ： 碳纳米管； 应用； 性能； 制备
Ｃａ ｂｏ ｎ ｔ ｅ ｎｄ ｉｓ Ａｐ ｉ ａ ｉ ｎ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｒ ｎ Ｎａ ｏ ｕｂ ｓ ａ ｔ ｐｌ ｔｏ ｏ ｒ ｓ ｃ
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碳 纳 米 管及 其应 用 进 展
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摘 要 ： 简要介绍了碳纳米管的基本特性和制备方法， 说明了各类制备方法的优缺点。综述了碳纳米管在多种先进材料 中的
诞 生 以来 ， 明 了多 种 制 备 工 艺 方 法 ， 纳 米 管 的 合 成 技 术 也 是 发 碳 日益成熟 ， 低成本大量合成碳纳米管 已经成为 可能 ， 索和探究 探
纳米 管优异 的力学性 能 ， 拉强 度达 ５ 抗 ０—２０ Ｇ ａ 是钢 的 １０ ０ Ｐ ， ０ 倍， 密度却只有 钢的 １６ 至少 比常规石墨纤维高一个数 量级 ， ／， 因 而被 称 为 “ 强 纤维 ” 超 。同 时 还 具 有 极 高 的 弹性 ， 的 弹 性 模 量 它 可 达 １Ｔ ａ 与 金 刚 石 的 弹 性 模 量 相 当 ， 为 钢 的 五 倍 。将 Ｐ， 约 碳 纳米管作 为复 合材料增 强体 ， 可表 现 出 良好 的强度 、 弹性 、 抗 疲 劳性及各 向同性 ， 给复合材料 的性能带来极大 的改善 。
艺 的研究得 到了广泛 的关 注。大规模制备碳 纳米管 已经成为 当 碳纳米管无缝管状结构和管身 良好 的石 墨化程度 赋予 了碳 今碳 纳米 管研 究领 域 的重 要研 究方 向 一 １ １ ｏ因此 能够 获得 足 ５
够 量的 、 管径均匀 的、 有较 高纯度 和结构 缺陷 少 的碳纳 米管 ， 具 是对 其性 能和应用研究 的基础 ６。 自电弧法制备碳纳米管技术 １ ］
１９ ９ １年 日本 Ｎ Ｃ公 司基础 研究 实验 室的 电子显 微镜 专家 Ｅ Ｓ Ｉｉａ采用高分辨率隧道 电子显微镜发现一种外径为 ５ ５ｎ ．ｉｍ ｊ ． ｍ、 内径 ２ ３／１由两层 同轴类石 墨 圆柱面叠 合形成 碳纳米 管 …。 ． １， １ １ 碳纳米管是继富勒烯 之后 出现 的又一种新 型 的碳质 纳米材 料 ， 从结构上看碳纳米管是由一层或者多层石墨层 片按照一 定螺旋 角卷 曲而成 的、 直径 为纳米量 级 的圆柱壳体 Ｊ 。根 据组成 石 墨 片层数 的不 同， 碳纳 米管可分 为单壁碳 纳米管 （ ＷＮ Ｓ 和多壁 Ｓ Ｔ） 碳纳米管 （ ＷＮ Ｓ ， Ｍ Ｔ ） 前者 是 由单 层石 墨片卷 曲 而成 的， 者是 后
领 域 得 到 了广 泛 应 用 … 。
换性能很 高 ， 相对的其垂直方 向的热交换 性能较低 ， 过合适 的 通 取 向， 纳米管可 以合成各 向异性 的热 传导 材料 。即使将 碳纳 碳
１ 碳 纳 米 管 的特 性
１ １ 力学性 能 ．
２ 碳 纳 米 管 的制 备
碳纳米管作为纳 米材料 中最 具潜力 的材料 之一 ， 其制 备工