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碳納米管照片
應(yīng)該用能帶理論解釋。碳原子的徑向p軌道重疊形成能帶。
對(duì)于金屬性碳納米管，價(jià)帶和導(dǎo)帶部分重疊，相當(dāng)于半個(gè)全帶。電子可以自由移動(dòng)，表現(xiàn)出金屬的導(dǎo)電性。
對(duì)于半導(dǎo)體碳納米管來(lái)說(shuō)，價(jià)帶和導(dǎo)帶之間的帶隙較小，價(jià)帶電子在室溫下可以跳入導(dǎo)帶。
碳納米管的直徑為1-2納米，長(zhǎng)度為5-30微米。
碳納米管的樣子
氫氣被很多人認(rèn)為是未來(lái)的清潔能源。而氫氣本身密度低，不方便壓縮成液體儲(chǔ)存。碳納米管重量輕，結(jié)構(gòu)中空，因此可以作為儲(chǔ)存氫氣的優(yōu)良容器。儲(chǔ)存氫的密度甚至高于液態(tài)或固態(tài)氫的密度。適當(dāng)加熱，氫氣可以慢慢釋放出來(lái)。研究人員正試圖用碳納米管制造便攜式儲(chǔ)氫容器。碳納米管內(nèi)部可以填充金屬、氧化物等物質(zhì)，這樣碳納米管就可以作為模具使用。首先在碳納米管中填充金屬等物質(zhì)，然后刻蝕掉碳層，就可以制備出最細(xì)的納米級(jí)導(dǎo)線(xiàn)或者全新的一維材料，可以應(yīng)用在未來(lái)的分子電子器件或者納米電子器件中。一些碳納米管本身也可以用作納米尺度的線(xiàn)。通過(guò)這種方式，碳納米管或相關(guān)技術(shù)制成的微絲可以放置在硅片上，以產(chǎn)生更復(fù)雜的電路。利用碳納米管的特性可以制成許多優(yōu)異的復(fù)合材料。例如，碳納米管材料增強(qiáng)的塑料具有優(yōu)異的機(jī)械性能、良好的導(dǎo)電性、耐腐蝕性和對(duì)無(wú)線(xiàn)電波的屏蔽性。以水泥為基體的碳納米管復(fù)合材料具有良好的抗沖擊性、抗靜電性、耐磨性和高穩(wěn)定性，不易影響環(huán)境。碳納米管增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料具有高強(qiáng)度和良好的抗沖擊性能。由于碳納米管上五元環(huán)的缺陷，反應(yīng)活性增強(qiáng)。在高溫等物質(zhì)條件下，碳納米管容易在端面開(kāi)口，形成管狀，容易被金屬滲透，與金屬形成金屬基復(fù)合材料。這種材料具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、抗熱變能力強(qiáng)等特點(diǎn)。碳納米管還為物理學(xué)家提供了最細(xì)的毛細(xì)管來(lái)研究毛細(xì)現(xiàn)象的機(jī)理，為化學(xué)家提供了最細(xì)的試管來(lái)進(jìn)行納米化學(xué)反應(yīng)。碳納米管上的微小顆?？梢詫?dǎo)致碳納米管在電流中的振蕩頻率發(fā)生變化。利用這一點(diǎn)，1999年，巴西和美國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種納米尺度精確度為10-17kg，可以稱(chēng)量單個(gè)病毒的質(zhì)量。后來(lái)德國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種納米尺度可以稱(chēng)一個(gè)原子的重量。
碳納米管高清圖片
納米管是一種比鋼硬100倍又輕100倍的東西。納米管梯子是梯子的一種。
碳納米管長(zhǎng)什么樣圖片
碳納米管是一種納米材料，重量輕，具有完美的六方結(jié)構(gòu)連接，具有許多不尋常的力學(xué)、電學(xué)和化學(xué)性質(zhì)。
巴基管(bucky tube)又稱(chēng)巴基管，是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的一維量子材料(徑向尺寸為納米，軸向尺寸為微米，管子兩端基本密封)。
碳納米管主要由六邊形碳原子組成，形成幾個(gè)到幾十個(gè)同軸的圓管。與層保持固定距離，約0.34nm，直徑一般為2~20 nm。
根據(jù)碳六邊形沿軸向取向的不同，可分為鋸齒形、扶手椅形和螺旋形三種。其中螺旋碳納米管具有手性，鋸齒形和扶手椅形碳納米管沒(méi)有手性。
1991年，日本nec公司的熊俊飯島首先用電子顯微鏡觀(guān)察到了中空碳纖維。直徑一般在幾納米到幾十納米之間，長(zhǎng)度幾微米甚至幾毫米，稱(chēng)為碳納米管。
真正引發(fā)碳納米管研究熱潮和近十年碳納米管科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的是飯島的發(fā)現(xiàn)。根據(jù)石墨烯片的層數(shù)，可分為單壁碳納米管和多壁碳納米管。
碳的潛在應(yīng)用
它進(jìn)一步使壁掛式電視成為可能，并在未來(lái)可能取代硅芯片的納米芯片和納米電子中發(fā)揮重要作用，從而引發(fā)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的革命。
碳納米管資料
首先，碳納米管可以用作復(fù)合材料
由于其優(yōu)異的電學(xué)和力學(xué)性能，碳納米管被認(rèn)為是復(fù)合材料的理想添加相。碳納米管作為增強(qiáng)相和導(dǎo)電相，在納米復(fù)合材料領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。
碳納米管聚合物復(fù)合材料是第一種應(yīng)用于工業(yè)的碳納米管復(fù)合材料。由于添加了具有優(yōu)異導(dǎo)電性的碳納米管，絕緣聚合物具有優(yōu)異的導(dǎo)電性。根據(jù)基體聚合物的不同，通過(guò)3%~5%的加載可以消除靜態(tài)點(diǎn)積累。實(shí)驗(yàn)表明，添加2%的碳納米管可以達(dá)到添加15%碳粉和8%不銹鋼絲的導(dǎo)電效果。由于該聚合物用量低，尺寸為納米，在具有良好導(dǎo)電性的同時(shí)，不會(huì)降低聚合物的力學(xué)等性能，適用于注射成型薄壁塑料件。
第二，碳納米管可以用作電化學(xué)裝置。
碳納米管(cnts)具有非常高的表面積比。根據(jù)直徑和分散度，碳納米管的比表面積為2503000 m2/g，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性和良好的力學(xué)性能，是電化學(xué)領(lǐng)域所需的理想材料，也是制造電化學(xué)雙電層電容器超級(jí)電容器電極的理想材料。碳納米管電容器的電容是巨大的。與普通介質(zhì)電容器相比，電容器的電容量從微法拉級(jí)上升到法拉級(jí)。碳納米管的電容可以達(dá)到每克15~200法拉。目前已經(jīng)生產(chǎn)了幾千法拉的電容器。
三。碳納米管在儲(chǔ)氫中的應(yīng)用
氫氣因其能量含量高、無(wú)環(huán)境污染、資源豐富而被認(rèn)為是未來(lái)理想的能源。但由于儲(chǔ)氫困難，其使用受到很大限制。目前，儲(chǔ)氫方法主要有金屬氫化物儲(chǔ)氫、液化儲(chǔ)氫、高壓儲(chǔ)氫和有機(jī)氫化物儲(chǔ)氫等。雖然它們都有一定的優(yōu)點(diǎn)，但都有一些缺點(diǎn)。比如金屬氫化物，不僅貴，而且重；高壓儲(chǔ)氫的安全性受到影響。碳納米管儲(chǔ)氫是極具發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用領(lǐng)域之一。在室溫下，大約三分之二的氫可以從碳納米管中釋放出來(lái)，并且可以重復(fù)使用。碳納米管儲(chǔ)氫材料用于燃料電池系統(tǒng)的儲(chǔ)氫，對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展具有重要意義?？梢蕴娲F(xiàn)有的高壓氫氣罐，提高電動(dòng)汽車(chē)的安全性。在實(shí)驗(yàn)室中，碳納米管被用來(lái)儲(chǔ)存氫氣，并取得了許多研究成果。獲得了單壁碳納米管4.2 w/%、摻鋰多壁碳納米管20 w/%、摻鉀多壁碳納米管14 w/%的儲(chǔ)氫效果。美國(guó)能源部制定了6.5w/%的商業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。即儲(chǔ)氫量為65kg/m3，可以提供電動(dòng)車(chē)行駛500公里所需的能量。電池廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電源(手機(jī)、電腦等。)、家用電源、分散式電站、水下機(jī)器人、航天器、空間站、潛艇(不依賴(lài)空氣推進(jìn))等領(lǐng)域。
碳納米管的照片
氫氣被很多人認(rèn)為是未來(lái)的清潔能源。而氫氣本身密度低，不方便壓縮成液體儲(chǔ)存。碳納米管重量輕，結(jié)構(gòu)中空，因此可以作為儲(chǔ)存氫氣的優(yōu)良容器。儲(chǔ)存氫的密度甚至高于液態(tài)或固態(tài)氫的密度。適當(dāng)加熱，氫氣可以慢慢釋放出來(lái)。研究人員正試圖用碳納米管制造便攜式儲(chǔ)氫容器。碳納米管內(nèi)部可以填充金屬、氧化物等物質(zhì)，這樣碳納米管就可以作為模具使用。首先在碳納米管中填充金屬等物質(zhì)，然后刻蝕掉碳層，就可以制備出最細(xì)的納米級(jí)導(dǎo)線(xiàn)或者全新的一維材料，可以應(yīng)用在未來(lái)的分子電子器件或者納米電子器件中。一些碳納米管本身也可以用作納米尺度的線(xiàn)。通過(guò)這種方式，碳納米管或相關(guān)技術(shù)制成的微絲可以放置在硅片上，以產(chǎn)生更復(fù)雜的電路。利用碳納米管的特性可以制成許多優(yōu)異的復(fù)合材料。例如，碳納米管材料增強(qiáng)的塑料具有優(yōu)異的機(jī)械性能、良好的導(dǎo)電性、耐腐蝕性和對(duì)無(wú)線(xiàn)電波的屏蔽性。以水泥為基體的碳納米管復(fù)合材料具有良好的抗沖擊性、抗靜電性、耐磨性和高穩(wěn)定性，不易影響環(huán)境。碳納米管增強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料具有高強(qiáng)度和良好的抗沖擊性能。由于碳納米管上五元環(huán)的缺陷，反應(yīng)活性增強(qiáng)。在高溫等物質(zhì)條件下，碳納米管容易在端面開(kāi)口，形成管狀，容易被金屬滲透，與金屬形成金屬基復(fù)合材料。這種材料具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、熱膨脹系數(shù)小、抗熱變能力強(qiáng)等特點(diǎn)。碳納米管還為物理學(xué)家提供了最細(xì)的毛細(xì)管來(lái)研究毛細(xì)現(xiàn)象的機(jī)理，為化學(xué)家提供了最細(xì)的試管來(lái)進(jìn)行納米化學(xué)反應(yīng)。碳納米管上的微小顆?？梢詫?dǎo)致碳納米管在電流中的振蕩頻率發(fā)生變化。利用這一點(diǎn)，1999年，巴西和美國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種納米尺度精確度為10-17kg，可以稱(chēng)量單個(gè)病毒的質(zhì)量。后來(lái)德國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種納米尺度可以稱(chēng)一個(gè)原子的重量。
碳納米管長(zhǎng)啥樣
碳納米管之所以簡(jiǎn)單，是因?yàn)樘技{米管是由幾個(gè)到幾十個(gè)碳原子排列成六邊形的同軸圓管組成的。各層之間保持固定距離，六邊形結(jié)構(gòu)完美連接，因此碳納米管具有極高的硬度。碳納米管由單片純石墨組成。這是個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)縫圓柱中空纖維原子質(zhì)量低，分子排列致密，單位為納米。碳納米管是一維納米材料，所以重量輕。
碳納米管具有良好的機(jī)械性能。碳納米管的抗拉強(qiáng)度達(dá)到50 ~ 200 gpa，是鋼的100倍，但密度只有鋼的1/6，比常規(guī)石墨纖維至少高一個(gè)數(shù)量級(jí)。其彈性模量可達(dá)1tpa，與金剛石相當(dāng)，約為鋼的5倍。理想結(jié)構(gòu)的單壁碳納米管的拉伸強(qiáng)度約為800gpa。雖然碳納米管的結(jié)構(gòu)與高分子材料相似，但其結(jié)構(gòu)比高分子材料穩(wěn)定得多。碳納米管是目前可以制備的比強(qiáng)度最高的材料。如果以其他工程材料為基體，與碳納米管制成復(fù)合材料，復(fù)合材料將表現(xiàn)出良好的強(qiáng)度、彈性、抗疲勞性和各向同性，這將大大提高復(fù)合材料的性能。
碳納米管 是什么
的原理是碳納米管具有良好的傳熱性能，cnts具有非常大的長(zhǎng)徑比，因此其沿長(zhǎng)度方向的換熱性能非常高，而其垂直方向的換熱性能相對(duì)較低。通過(guò)適當(dāng)?shù)娜∠?，碳納米管可以被合成為高度各向異性的傳熱材料。
此外，碳納米管具有高導(dǎo)熱性。只要在復(fù)合材料中摻雜少量的碳納米管，復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能就會(huì)大大提高。
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