纳米碳管的性质及应用技术

从纳米碳管的分子结构、性质以及潜在的应用 ,对这种新型纳米材料作了简要描述 ;对纳米碳管分子结构与性质之间的联系及纳米碳管在半导体、场电子发射器、复合材料增强等方面的应用研究情况进行了介绍。     

石墨烯纳米条带的热电性质研究

利用非平衡格林函数方法与朗道输运理论,研究石墨烯纳米条带的热电性质。研究结果表明:zigzag型石墨烯纳米条带的热电性质随着宽度的增加而减少;armchair型石墨烯纳米条带的热电性质不仅与宽度有关,而且与其带隙是否被打开有关,当其表现为半导体时,其热电性质远大于zigzag边缘的石墨烯纳米条带。     

多壁纳米碳管环的成环机理研究

利用连续介质模型和弹性能理论,分析了多壁纳米碳管环的形成过程.发现弯曲纳米碳管成形自由能为零的条件决定了多壁纳米碳管环的形成;并存在使直纳米碳管变弯的阈值条件,纳米碳管环是诸多弯曲构型中的一种稳定构型.此模型导出的多壁纳米碳管环半径与实测值符合.说明了连续介质弹性能理论在原子尺度下仍能使用及多壁纳米碳管环的形成是一个成形自由能为零的自组织过程.     

纳米碳管葡萄糖生物传感器的研究

基于纳米碳管的特殊物理结构和电化学特性，利用多壁纳米碳管（MWCN）修饰酶电极葡萄糖生物传感器，分析传感器性能的改变并探索酶和电子中间体在纳米碳管表面的作用机制。在碳糊电极表面纳米碳管修饰能够加快铁氰化钾/亚铁氰化钾的氧化还原速度，提高响应电流水平，但没有发现纳米碳管有直接电子传递作用；同时纳米碳管提高了葡萄糖氧化酶（GOD）分子在反应过程中的相对活性。经纳米碳管修饰后，葡萄糖生物传感器表现出良好的线性和分辨率，检测灵敏度、检测范围、检测速度有所提高；尤其在人体血糖浓度范围内，响应电流幅度提高了50%，分辨率提高了两倍。     

多壁纳米碳管的压力储氢研究

采用催化热解法制备了多壁纳米碳管，并对其进行酸化、灼烧、掺杂等一系列预处理后，在室温及氢气的压力分别为9，12MPa的条件下研究了多壁纳米碳管的储氢性能。通过对纳米碳管的不同处理可以提高纳米碳管储氢容量，掺杂金属锂后，纳米碳管的储氢量增加最大。     

粉末冶金法制备纳米碳管增强铜基复合材料的研究

用化学镀在纳米碳管表面镀覆了铜及镍,并用粉末冶金法制备纳米碳管增强铜基复合材料,研究了制备工艺的有关参数对其性能的影响．结果表明：不同的工艺参数对复合材料的性能有不同影响,相对其它参数,纳米碳管体积分数显著影响复合材料的综合性能．纳米碳管体积含量在12％左右时,复合材料的致密度和硬度达到较好综合值。     

催化分解制备纳米碳管的催化剂研究

对催化解解法制备纳米碳管的催化剂作了初步的探讨和研究,并对纳米碳管生物的影响朵理进行了分析。实验表明：载体的选择、催化剂的制备温度和反应气体的流量对纳米碳管生长有较大的影响,而制备的催化剂粒度越小,越有利于纳米碳管的生长;使用硅胶分散剂的催化剂与直接使用纳米金属颗粒催化剂相比,前者生成的纳 纯度较高,后者生成的是纳米碳管与纳米碳纤维的混合体;一定的后处理工艺可以纯化纳米碳管产物。因此,这是一种快速     

纳米碳管/聚醚酮酮复合材料的研究

采用原位聚合法合成了不同纳米碳管（CNTs）含量的纳米碳管／聚醚酮酮（CNTs／PEKK）复合材料，并利用红外光谱、差示扫描量热分析、热重分析、扫描电镜等对复合材料进行了表征。研究结果表明，在未经有机化处理的情况下，纳米碳管以纳米结构状态分散在基体中，显著地提高了聚醚酮酮的耐热性能，降低了其熔点。     

高纯度纳米碳管的低温合成

以甲醇为碳源，在负载于CaO上的Co催化剂的催化作用下，利用微波等离子体化学气相沉积法低温合成了较高纯度的纳米碳管。经分析认为，等离子体中因甲醇裂解产生的氧离子及含氧基团对无定形碳具有很强的选择性刻蚀能力，为低温合成纳米碳管时提高其纯度创造了条件。     

微波法制备纳米碳管-碳化钛复合粉体

以钛铁矿为原料,通过等离子体化学气相沉积,生长纳米碳管.再通过微波加热强制碳化得到碳化钛-纳米碳管(TiC-CNTS)复合粉体.研究纳米碳管的生长工艺和微波碳化处理工艺,得出合理的制备工艺条件:纳米碳管的制备条件为微波功率600 W,腔体气压5.5 kPa,甲烷流量3.3 mL·min-1,氢气流量55 mL·min-1,生长时间40 min.碳化条件:微波功率700 W,处理时间10 min.     

Research on the electronic transport characteristics of the three-dimensional graphene/carbon nanotube composite structure

According to the actual growth way of graphene presence of the carbon source, four kinds of 3d grapheme-carbon nanotubes composite T structure are built, and their electron transport properties studied by combining density functional theory and the non-equilibrium green's function method. First the double probe model is built and the structure optimization is designed in ATK software, and then their transmission spectrums and electronic state density spectrum lines are analyzed. These research results can provide the reference for the 3d interconnect based on carbon nanomaterials.     

(4,4)碳纳米管/碳化硅纳米管异质结的输运特性

建立了(4,4)碳纳米管/碳化硅纳米管异质结的模型,采用非平衡格林函数法计算了该异质结的输运特性.从异质结的分子投影自洽啥密顿量的本征轨道,可以看出最高占据分子轨道和最低空轨道均位于碳纳米管侧,其能带闻隙约为0.48 eV;从其伏安特性可以看出,在正负偏压下开启电压为+2.0V和-1.6V.     

多壁碳纳米管/金属异质结的热电效应和红外光电效应

在无序多壁碳纳米管(MWCNT)压片的上表面涂敷金属薄层,构成“无序多壁碳纳米管/金属”异质结.通过实验测试,详细研究了该异质结的热电效应和红外光电效应.作为参比实验,同时对前期设计的“有序多壁碳纳米管/金属”异质结的热电效应和红外光电效应进行了同样测量.结果表明:在两种异质结中,其热致电流和红外光致电流都具有相同的流向.当采用CO2激光(λ=10.6μm)辐照异质结时,“无序多壁碳纳米管/金属”异质结的光致电流强度与光功率呈非线性关系,而在“有序多壁碳纳米管/金属”异质结器件中,光致电流强度与光功率几乎是线性相关的.对于两种异质结,其红外光致电流响应曲线均具有两个特征时间,说明红外光电效应中包含光响应和热响应两种物理过程.此外,基于热电效应和红外光电效应,设计并构建了红外光电传感器和热电传感器原型,为拓展“多壁碳纳米管/金属”异质结的应用奠定了实验基础.     

碳纳米管的场致发射研究进展

碳纳米管的研制和应用是一门新兴的科学技术。碳纳米管薄膜机械强度高，化学稳定性好，并且有很低的发射场强阀值，较高的发射电流密度。碳纳米管阵列薄膜的这些特显示出其在场致发射应用中的良好前景。介绍了碳纳米管的几种产生工艺、碳纳米管在场致发射方面的研究和应用场景新动态，比较了不同生产工艺的优缺点及场致发射的特性，分析了碳纳米管用于场致发射存在的不足和发展前景。     

碳纳米管薄膜阴极的制备及分析

采用催化剂高温分解法,在硅片上成功地制备了碳纳米管薄膜．利用扫描电镜和透射电镜观察表明,所制备的碳纳米管薄膜具有非常良好的定向性、均匀性和定域生长性．详细讨论了制备工艺参数变化对碳纳米管生长的影响．利用碳纳米管薄膜作为阴极材料,给出并分析了碳纳米管薄膜阴极的场致发射特性．     

球磨对多壁纳米碳管束电化学容量的影响

为了提高纳米碳管电极在电化学双电层电容器（EDLC）中的电化学性能，研究了球磨处理对高纯度多壁纳米碳管(MWNT)束电极电化学容量的影响.将球磨处理前后的两种MWNTs分别制作成电极,并组装成模拟EDLC，利用循环伏安法和恒流充放电法，测试MWNT电极的电化学可逆容量.研究结果表明，MWNT粗产品的纯度达到了97%以上.经过3 h的球磨处理后，大多数MWNTs束被打散或打断，其比表面积由球磨前的238 m2/g提高到了340 m2/g. 用MWNTs制备的EDLC电化学容量由球磨前的36 F/g提高到了72 F/g.与球磨前的MWNTs束相比，球磨后的样品更适合作为EDLC电极材料.     

碳纳米管增强复合材料的界面破坏形态及改善措施

以碳纳米管增强树脂基复合材料的二维平面模型为对象,在考虑基体材料非线性的情况下,探讨碳纳米管增强复合材料的界面层特性对复合材料破坏形态的影响。通过对破坏端部的局部处理,提出两种提高复合材料抵抗损伤破坏能力的方法。第一种方法是改变纤维及界面层端部与基体的界面特性即软化界面,用内聚力模型模拟界面,通过内聚力阻扰裂纹的扩展;第二种方法是改变碳纳米管的端部形状即封闭碳纳米管及界面层,通过改变碳纳米管的应力分布状态来提高复合材料的抗破坏能力。     

同位素温差电源辐射器的散热特性研究

建立了同位素温差电源管肋式辐射器散热过程的耦合传热模型,采用热网络法结合蒙特卡罗法,数值模拟了辐射器的散热过程.分析了辐射器质量不变的条件下,肋片数、高度及表面发射率等参数的影响.研究结果表明,在管内第二类边界条件下,肋片数对辐射器散热性能的影响明显;肋片散热效率随表面发射率的增加而降低,随肋片高度的增加非单调变化,存在一最优值.     

An improved fabrication method for carbon nanotube probe

An improved arc discharge method is developed to fabricate the carbon nanotube probe. In this method, the silicon probe and the carbon nanotube were manipulated under an optical microscope. When the silicon probe and the carbon nanotube were very close, 30-60 V dc or ae was applied between them, and the carbon nanotube was divided and attached to the end of the silicon probe. Comparing with the arc discharge method, the new method need not coat the silicon probe with metal in advance, which can greatly reduce the fabrication difficulty and cost. The fabricated carbon nanotube probe exhibits the good property of high aspect ratio and can reflect the true topography more accurately than the silicon probe.     

The growth of carbon nanotube with chemical vapor deposition under different process parameters

Whether the active catalytic species are in a liquid,solid phase,surface premelting or surface processes during CNT or other nanowire growth are controversial.In order to explore the mechanism for catalytically grown carbon nanotube (CNT),the mechanism for CNT grown under different temperatures was proposed tentatively.With ethanol chemical vapor deposition (CVD),carbon n.anotubes (CNTs) were synthesized controllably on Si substrates using cobalt (Co) as a catalyst.The effects of the Co particle size,growth...