碳纳米技术发展综述.doc

碳纳米管技术发展概况【摘要】 随着社会经济的飞速发展，碳纳米材料的应用日趋广泛，【关键词】1985 年英国萨塞克斯大学的波谱学家 Kroto 教授与美国莱斯大学的 Smalley和 Curl 两教授在合作研究中，发现碳元素可以形成由 60 个或 70 个碳原子构成的高度对称性笼状结构的 C60和 C70分子，被称为巴基球（Buckyballs）1991 年，日本 NEC 科学家 Iijima 在制取 C60的阴极结疤中首次采用高分辨隧道电子显微镜发现一种外径为 515nm、内径为 213nm，仅由两层同轴类石墨圆柱面叠而成的碳纳米管的独特结构决定了它具有许多特殊的物理和化学性质。组成碳纳米管的 C C 共价键是自然界最稳定的化学键，所以使得碳纳米管具有非常优异的力学性能。理论计算表明，碳纳米管具有极高的强度和极大的韧性。其理论值估计杨氏模量可达 5TPa，强度约为钢的 100 倍，而重量密度却只有钢的 1/6。Treacy 等首次利用了 TEM 测量了温度从室温到 800 度变化范围内多壁碳纳米管的均方振幅，从而推导出多壁碳纳米管的平均杨氏模量约为 1.8Tpa。而 Salvetat 等测量了小直径的单壁碳纳米管的杨氏模量，并导出其剪切模量为 1Tpa。Wong 等用原子力显微镜测量多壁碳纳米管的弯曲强度平均值为 14.2±10.8GPa，而碳纤维的弯曲强度却仅有 1GPa。碳纳米管无论是强度还是韧性，都远远优于任何纤维，被认为是未来的“超级纤维”。碳纳米管可以制成透明导电的薄膜，用以代替ITO（氧化铟锡）作为触摸屏的材料。先前的技术中，科学家利用粉状的碳纳米管配成溶液，直接涂布在PET或玻璃衬底上，但是这样的技术至今没有进入量产阶段碳纳米管触摸屏首次于2007~2008年间成功被开发出，并由天津富纳源创公司于2011年产业化，至今已有多款智慧型手机上使用碳纳米管材料制成的触摸屏。工程师更开发出利用碳纳米管导电异向性的定位技术，仅用一层碳纳米管薄膜即可判断触摸点的X、Y座标；碳纳米管触摸屏还具有柔性、抗干扰、防水、耐敲击与刮擦等特性，可以制做出曲面的触摸屏，具有高度的潜力可应用于穿戴式装置、智慧家俱等产品碳纳米管还给物理学家提供了研究毛细现象机理最细的毛细管，给化学家提供了进行纳米化学反应最细的试管。