5.5GPa下碳纳米管的热稳定性研究.pdfVIP

维普资讯 I7—2I 第1Z卷 第1期 高 压 物 理 学 报 v01．12，No．1 1998年 3月 CHINESE JOURNAL OF HIGH PRESSURE PHYSICS M ar．。1998 一 5．5GPa下碳纳米管的热稳定性研究’ 张 明 贺端威 张湘义 许应凡 王文魁 ● _ ’ ’ 一 - _ ‘ 一 梁 吉 魏炳庆 吴德海 9212· (a．清华大学机槭工程系，北京 100084) (b．中国科学院物理研究所 ，北京 100080) 摘要 jf叮用 X射线衍射和透射 电子显微镜研究丁碳蚺米管在5．5GPa下的热稳定性 问题 。根 据 往的研究在常压真空条件下碳蚺米昔的热穆定性非常好 。其结构在2800C以下可能并不发生 变化 。实验 中发现 ，虽然在5．5GPa压力下砖压作用后碳蚋米管的徽结构设有明显的改变 ，但在 950C既开始发生改变，转变成类巴基蒽和类条带结构，而在l】50C其结构转变成石墨结构。高压 是这种转变的主要原因，高压可以促使碳纳米昔管结掬的碱 ．从而硪小丁它啤热稳定性 量： 肚1 丝 l ． 中圈涪分类号 052122 __ ¨～ ’ 1 引 言 自从 S．Iijima[1于1991年首次发现碳纳米管 (巴基管)以来，就引起了世界科学界的极大 兴趣，这是因为它具有特殊的性能以及在纳米复合材料和电子器件方面的应用 。大家知道 对翩备碳纳米管纳米复合材料而言，必须考虑碳纳米管的热稳定性问题。目前许多科学工作者 研究了常压下碳纳米管的热稳定性 问题。TsingL9等人采用流动的CO：在850℃的温度下来氧 化碳纳米管 ，结果在20rain后失重1O ，并发现有大量端帽被破坏。Aiayan_1等人则在大气中 加热碳纳米管 ，当温度升至850C时，15min后样品便全部消失。这说明如果在非真空或没有惰 性气体保护条件下 ，碳纳米管在一定温度处理过程中同样会被氧化 ，导致结构破坏。最近，在文 献[u]中报道了碳纳米管在常压及真空(或)惰性气体保护的情况下．2800C‘退火后，发现它的 结构特征不仅不会改变而且还会改善，其中的层结构变得更加完整。这说明碳纳米管的热稳定 性非常好。同时，Heer和Ugarte_]在研究电弧法制取的碳灰的真空热处理结构变化过程中发 现 ，纳米尺寸的巴基葱和纳米管在2400C热处理后共同存在 ，这说明碳纳米管的结构特征在 2400C温度处理后没有发生变化 事实上，单纯执温度条件来考虑 ，由于碳纳米管是由封闭的 碳环所组成的，各层问便形