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                                      下圖為多壁碳納米管電鏡圖

多壁碳納米管，采用改性催化碳?xì)庀喑练e法（CCVD）制備，具有高導(dǎo)電、高比表面積、高碳相純度、外徑分布窄、超高長(zhǎng)徑比等特點(diǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

多壁碳納米管主要應(yīng)用在橡膠、塑料、鋰電池及涂料等相關(guān)行業(yè)。橡膠方面主要應(yīng)用在輪胎、密封圈等橡膠制品，具有高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱、高耐磨、高抗撕裂等優(yōu)點(diǎn)。塑料方面添加少量即可大大提高導(dǎo)電率、熱導(dǎo)率及機(jī)械性能，主要應(yīng)用在PP、PA、PC、PE、PS、ABS、不飽和樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂等塑料制品。

碳納米管是繼 C60之后發(fā)現(xiàn)的碳的又一同素異形體，其徑向尺寸較小，管的外徑一般在幾納米到幾十納米，管的內(nèi)徑更小，有的只有 1nm 左右；而其長(zhǎng)度一般在微米級(jí)，長(zhǎng)度和直徑比非常大，可達(dá) 103～106。因此，碳納米管被認(rèn)為是一種典型的一維納米材料。碳納米管自從被人類發(fā)現(xiàn)以來(lái)，就一直被譽(yù)為未來(lái)的材料，是近年來(lái)國(guó)際科學(xué)的前沿領(lǐng)域之一。美國(guó)加州 Berkeley 大學(xué) Alex Zettl 教授認(rèn)為，就應(yīng)用前景對(duì) C60和碳納米管進(jìn)行全面的比較，C60可以用一頁(yè)紙概括，而碳納米管需要一本書來(lái)完

簡(jiǎn)介

壁碳納米管和單壁碳納米管

1985 年英國(guó)薩塞克斯大學(xué)的波譜學(xué)家 Kroto 教授與美國(guó)萊斯大學(xué)的 Smalley和 Curl 兩教授在合作研究中，發(fā)現(xiàn)碳元素可以形成由 60 個(gè)或 70 個(gè)碳原子構(gòu)成的高度對(duì)稱性籠狀結(jié)構(gòu)的 C60和 C70分子，被稱為巴基球（Buckyballs）。1991 年，日本 NEC 科學(xué)家 Iijima 在制取 C60的陰極結(jié)疤中首次采用高分辨隧道電子顯微鏡發(fā)現(xiàn)一種外徑為 515nm、內(nèi)徑為 213nm，僅由兩層同軸類石墨圓柱面疊而成的碳納米管。隨后在 1993 年，Iijima和 Bethune研究小組同時(shí)報(bào)道合成了結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單的單壁碳納米管，這為理論預(yù)測(cè)碳納米管的性能提供了實(shí)驗(yàn)上的可能性，進(jìn)一步拓寬了碳簇材料的范圍，也極大地促進(jìn)了對(duì)碳納米管的理論和實(shí)驗(yàn)研究，使得該領(lǐng)域成為如今全球研究的一個(gè)熱點(diǎn)[1]  。

特性

碳納米管的獨(dú)特結(jié)構(gòu)決定了它具有許多特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)。組成碳納米管的 C=C 共價(jià)鍵是自然界最穩(wěn)定的化學(xué)鍵，所以使得碳納米管具有非常優(yōu)異的力學(xué)性能。理論計(jì)算表明，碳納米管具有極高的強(qiáng)度和極大的韌性。其理論值估計(jì)楊氏模量可達(dá) 5TPa，強(qiáng)度約為鋼的 100 倍，而重量密度卻只有鋼的 1/6。Treacy 等首次利用了 TEM 測(cè)量了溫度從室溫到 800 度變化范圍內(nèi)多壁碳納米管的均方振幅，從而推導(dǎo)出多壁碳納米管的平均楊氏模量約為 1.8Tpa。而 Salvetat 等測(cè)量了小直徑的單壁碳納米管的楊氏模量，并導(dǎo)出其剪切模量為 1Tpa。Wong 等用原子力顯微鏡測(cè)量多壁碳納米管的彎曲強(qiáng)度平均值為 14.2±10.8GPa，而碳纖維的彎曲強(qiáng)度卻僅有 1GPa。碳納米管無(wú)論是強(qiáng)度還是韌性，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于任何纖維，被認(rèn)為是未來(lái)的“超級(jí)纖維”。

發(fā)展前景

人們預(yù)言碳納米管可能成為一種新型的高強(qiáng)度碳纖維材料，既具有碳素材料的固有本性，又具有金屬材料的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性，陶瓷材料的耐熱和耐腐蝕性，紡織纖維的可編織性，以及高分子材料的輕質(zhì)、易加工性。將碳納米管作為復(fù)合材料增強(qiáng)體，預(yù)計(jì)可表現(xiàn)出良好的強(qiáng)度、彈性、抗疲勞性及各向同性，可以預(yù)期碳納米管增強(qiáng)復(fù)合材料可能帶來(lái)復(fù)合材料性能的一次飛躍。用納米管制作復(fù)合材料的研究首先是在金屬基上進(jìn)行的，如：Fe/碳納米管、Al/碳納米管、Ni/碳納米管、Cu/碳納米管等。碳納米管復(fù)合材料的研究重心已轉(zhuǎn)到高分子/碳納米管復(fù)合材料方面，如在輕質(zhì)高強(qiáng)度的材料中，使用碳纖維作為增強(qiáng)材料，碳納米管的機(jī)械性能及其小的直徑和大的長(zhǎng)徑比將會(huì)帶來(lái)更好的增強(qiáng)效果。