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多壁碳纳米管

多壁碳纳米管

多壁碳纳米管可能成为一种新型的高强度碳纤维材料,既具有碳素材料的固有本性,又具有金属材料的导电和导热性,陶瓷材料的耐热和耐腐蚀性,纺织纤维的可编织性,以及高分子材料的轻质、易加工性。

1、壁碳纳米管简介
碳纳米管是继 C60之后发现的碳的又一同素异形体,其径向尺寸较小,管的外径一般在几纳米到几十纳米,管的内径更小,有的只有 1nm 左右;而其长度一般在微米级,长度和直径比非常大,可达 103~106。因此,碳纳米管被认为是一种典型的一维纳米材料。碳纳米管自从被人类发现以来,就一直被誉为未来的材料,是近年来国际科学的前沿领域之一。美国加州 Berkeley 大学 Alex Zettl 教授认为,就应用前景对 C60和碳纳米管进行全 面的比较,C60可以用一页纸概括,而碳纳米管需要一本书来完成。
2、多壁碳纳米管发展前景
多壁碳纳米管可能成为一种新型的高强度碳纤维材料,既具有碳素材料的固有本性,又具有金属材料的导电和导热性,陶瓷材料的耐热和耐腐蚀性,纺织纤维的可编织性,以及高分子材料的轻质、易加工性。将碳纳米管作为复合材料增强体,预计可表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性,可以预期碳纳米管增强复合材料可能带来复合材料性能的一次飞跃。用纳米管制作复合材料的研究首先是在金属基上进行的,如:Fe/碳纳米管、Al/碳纳米管、Ni/碳纳米管、Cu/碳纳米管等。碳纳米管复合材料的研究重心已转到高分子/碳纳米管复合材料方面,如在轻质高强度的材料中,使用碳纤维作为增强材料,碳纳米管的机械性能及其小的直径和大的长径比将会带来更好的增强 效果。
3、多壁碳纳米管的特性
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。
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