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碳纳米管的发展及应用 马鞍山 安徽工业大学 材料与工程学院 无机093 纪多亮 摘要：本文重点介绍制备纳米管方法有石墨电弧法、激光蒸发法、催化热解法等技术。同时也叙述了碳纳米管的力学性能、光学性能、电磁学性能等性能及其应用，前景。 关键词：碳纳米管 制备技术 性能 应用 前景 Carbon nanotubes development and application Ma on shan Anhui University of Technology Materials and engineering institute Inorganic093 ji duoliang Abstract: This paper mainly introduces the preparation method of nanotubes with graphite arc method, laser evaporation method, catalytic pyrolysis technology. At the same time also described the mechanical properties of carbon nanotubes, optical properties, electromagnetics performance properties and application, the prospect Keywords: Carbon nanotubes Preparation technology Performance application prospect 前言：自 1991 年日本电气公司的S.Iijima（ 饭岛澄男）教授[1]发现碳纳米管以来,碳纳米管因其优异的力学、电学和光学性能受到了越来越多的关注。碳纳米管是由碳六元环构成的类石墨平面卷曲而成的纳米级中空管,其中每个碳原子通过sp2 杂化与周围3 个碳原子发生完全键合。经过10 多年的研究,碳纳米管的制备方法与表征手段逐渐完善,其产品开发和应用也取得了很大的进步。人们对使用碳纳米管合成各种不同性能的应用材料的研究也在不断深入,主要包括电传导性、电磁性、结构加强材料、热分散性、光性能、复合电沉积、耐腐蚀、耐磨材料等。碳纳米管在纳米电子器件、超强复合材料、储氢材料、催化剂载体等领域已有很大发展,在化学领域中也显示出许多独特的优点,引起了专家们的关注。 碳纳米管的结构： 碳纳米管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。它主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2～20nm。碳纳米管不总是笔直的，而是局部区域出现凸凹现象，这是由于在六边形编织过程中出现了五边形和七边形。除外，和在碳纳米管中也扮演重要角色。当六边形逐渐延伸出现五边形时，由于张力的关系而导致纳米管凸出。如果五边形正好出现在碳纳米管的顶端，即形成碳纳米管的封口。当出现七边形时，纳米管则凹进。电弧法电弧法是最早用于制备碳纳米管的方法，也是最主要的方法。其主要艺是:在真空容器中充满一定压力的惰性气体或氢气，以掺有催化剂(金属镍、钻、铁等)的石墨为电极，在电弧放电的过程中阳极石墨被蒸发消耗，时在阴极石墨上沉积碳纳米管，从而生产出碳纳米管。1991 ,Iijima 就是使用石墨电弧法来制备出纳米碳管的【1】。电弧放电法制备单壁纳米碳管具有设备简单、原料易得、成本低的优势，一直受到科学工作者的关注；但是该法操作条件不易掌控，产物中单壁纳米碳管的含量取决于炉中的位置，不同位置的含量差别较大，且合成的单壁纳米碳管纯度不高，含有较多的无定形碳和金属颗粒，易缠结。电弧法的特点是简单快速，制得的碳纳米管管直，结晶度高，但产量不高，而且由于电弧温度高达3000一3700℃，形成的碳纳米管会被烧结成一烧结成束，束中还存在很多非晶碳杂质，造成较多的缺陷。电弧法目前主要用于生产单壁碳纳米管其原理是利用激光束照射至含有金属的石墨靶上，将其蒸发，同时结合一定的反应气体，在基底和反应腔壁上沉积出碳纳米管1473K 时，将惰性气体充入管内，并将一束激光聚焦于石墨靶上。石墨靶在激光的照射下将生成气态碳，这些气态碳和催化剂粒子被气流从高温区带向低温区，在催化剂的作用下生长成单壁碳纳米管。陈文哲等用脉冲激光轰击流动的乙醇和镍-石墨靶的固-液界面, 也制得了碳纳米管【2】. 碳纳米管的生长主要受到激光强度、 生长腔的压强,以及气体流速等因素的影响.此法得到的大多是单壁碳纳米管,质量高,但产量较低。激光烧蚀法合成的单壁纳米碳管纯度高，但所用设备比较昂贵，合成单壁纳米碳管的量极其有限且容易缠结，因而难以