“Y”型、竹节型与直纳米碳管的力学特性研究

采用基于BrennerREAO(reactiveempiricalbondorder)势的分子动力学方法,模拟了“Y”型、竹节型与直纳米碳管的拉伸过程。结合有限元分析,对比并讨论了“Y”型、竹节型纳米碳管与直纳米碳管拉伸力学性能的差异。研究结果表明,拉伸“Y”型、竹节型纳米碳管的屈服与断裂均发生在其粗管与细管过渡的“应力集中”部位;“应力集中”致使“Y”型、竹节型纳米碳管的抗拉强度与韧性明显低于直纳米碳管;然而,“Y”型、竹节型碳管的弹性模量依然与直纳米碳管相当。     

纳米碳管及相关材料的电性能

碳管是Ｃ原子按一定的排列方式形成一封闭的结构，构成有别于金刚石和石墨的Ｃ的第三种分子形式。１９９１年日本发现了碳管的一种形式——纳米碳管。这类材料具有特殊的力学、化学、磁学、电学等性能。笔者综述纳米碳管及相关材料的电学性能及应用前景，指出这类材料近期有望在复合材料中得到应用，而运用到电子工业尚需较长的时间     

纳米碳管催化热解方法的制备及其微观结构的研究

通过乙炔气体在纳米铁颗粒上的催化热解制备了纳米碳管。利用电子显微镜对纳米碳管的形貌和结构进行了观察研究。发现纳米碳管具有分支生长的可能性，研究了纳米碳管管壁发生局部弯折的机理。     

富勒烯形貌的多样性及超微观结构

目的：通过催化热解法制备了多种形态的富勒烯。对不同工艺参数下形成的富勒烯的形貌和超微观结构进行了SEM、HRTEM、XRD和Raman谱等测试分析。结果表明：形成的富勒烯主要包括单纯洋葱状富勒烯、金属纳米微粒内包洋葱状富勒烯,以及树枝状和线团状等特殊形态的富勒烯。被洋葱状富勒烯包裹的金属为纯Fe纳米微粒。拉曼谱峰分析结果表明石墨化程度很高。     

纳米碳管增强铜基电接触材料制备的优化设计

用正交试验法优化了纳米碳管增强铜基电接触材料的制备工艺,探讨了纳米碳管表面处理时间、原料球磨时间和纳米碳管含量对复合材料综合性能的影响。结果表明:最佳制备工艺参数为,表面处理时间1.0h,球磨时间8h,纳米碳管最佳质量分数为0.1%。在优化制备的纳米碳管增强铜基电接触材料中,纳米碳管分散均匀,其布氏硬度为78.3HBS 2.5/62.5/30,电阻率为2.08×10–6Ω·cm,抗熔焊及抗氧化性能均得到较大提高,能够满足电接触材料综合性能的要求。     

纳米管温度计

本文讨论了Ga/In填充纳米碳管和纳米氧化物管温度计的研制、发现、发展及前景,概述了纳米碳管温度计(测量范围为50℃～500℃)的特征、温度记录方法及In作为纳米温度计内工作物质的可能性.通过对填充Ga所具有的特殊凝固和熔化特征的回顾,阐述了Ga填充纳米碳管作为低温纳米温度计(0℃～69℃)及Ga填充纳米MgO管作为高温纳米温度计(高于700℃)的可行性.最后,讲述了采用测量Ga填充纳米碳管的电阻来标定温度的方法及如何解决纳米温度计在实际应用中存在的问题.     

40 inch碳纳米管场发射显示屏的驱动系统研究

针对自行研制开发的国内最大的40 inch二极管型纳米碳管场发射显示屏,采用DVI数字视频接口技术,结合图像解码电路、FPGA控制电路、行列驱动电路,研究开发了二极管型纳米碳管场发射显示屏专用驱动技术,并成功实现了大屏幕动态显示.     

纳米碳管制备方法及其微观形貌

制备纳米碳管的方法比较多，目前较常用的包托电孤放电法、气相沉积法（又称催化热解法）、激光蒸发法等。Yacamam等人采用铁和石墨颗粒作为催化剂，在常压，700℃条件下分解乙炔/氮气获得了纳米碳管，典型的催化热解法制备的纳米碳管，其微观形貌表现为碳管弯弯曲曲，较多转折。激光蒸发法获得的纳米碳管形貌介于电弧法和气相沉积法之间。     

纳米碳管对(Ni-P)化学复合镀的影响

讨论了采用化学复合镀技术制备纳米碳管-(Ni-P)复合镀层的工艺技术,研究了纳米碳管对(Ni-P)复合镀层耐磨性及抗腐蚀性的影响,确定了纳米碳管-(Ni-P)复合镀层的最佳工艺条件。同时还讨论了高温退火对镀层硬度的影响;并利用透射电镜观察纳米碳管的形貌,利用扫描电镜观察复合镀层的结构特点。     

硅衬底上CdS纳米晶和纳米碳管极化特性的动态电场力显微术观察

在现有的商用原子力显微镜上实现了用动态电场力显微术来研究单个纳米颗粒的极化特性。将AOT（bis(2-ethylhexyl)sulfosuccinate disodium)分子包覆的CdS纳米晶和Au纳米晶共同沉积在n型硅片表面,以分析导电探针对其诱导极化,同时研究了纳米碳管和碳纳米颗粒的不同极化特性,对样品的原位观察表明：其半导体和金属介电特性的差别,CdS,Au粒子呈现较大的极化反差,在同一纳米碳管不同位置也能观察到类似反差。通过比较在半导体和金属粒子上探针对外加交变电场的响应幅度,可以估计纳米半导体纳米粒子的介电常数。     

缓冲层对铜催化生长碳管形貌和性能的影响

碳纳米管的生长通常使用Fe,Co,Ni作为催化剂,除此以外的一些过渡元素也能催化裂解生长碳管。其中用铜制备的碳管阈值电场低、发射电流密度大、发射均匀性好等等良好的场发射特性。铜与硅、或金属之间具有很强的的扩散特性,而碳管应用于场发射显示器必然使用玻璃、硅片作为衬底,所以需要一层缓冲层阻挡催化剂铜扩散入衬底。本文使用磁控溅射制备铜薄膜作为催化剂,化学气相沉积方法裂解乙炔生长碳管薄膜形成场发射阴极。并试验W,Ni,Cr和Ti作为铜薄膜的缓冲层,结果表明不同的金属阻挡特性不同,生长后碳管的形貌和特性都有差异。结果表明Ti和W能很好地阻挡铜的扩散,从而使铜催化裂解出附着性好、分布均匀、密度适中、场发射特性良好的碳管薄膜。对于Ni和Cr金属,由于生长的碳管与衬底结合差或者场发射能力差而不适合作铜的缓冲层。     

Growth of High-Density Self-Aligned Carbon Nanotubes and Nanofibers Using Palladium Catalyst

In this paper we demonstrate vertical self-aligned growth of carbon nanotubes (CNT) and carbon nanofibers (CNF) using 1 nm of Pd as the catalyst material. Results were compared with those obtained using traditional catalysts (Co, Fe, and Ni). Pd is of interest as it has been demonstrated to be an excellent material for electrical contact to nanotubes. CNT were grown using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD) at 450°C to 500°C and using atmospheric-pressure chemical vapor deposition (APCVD) between 450°C and 640°C. The results were investigated by scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), and Raman spectroscopy. High-density (10¹¹ cm⁻² to 10¹² cm⁻²) self-aligned CNT growth was obtained using APCVD and Pd as the catalyst, while Co and Fe resulted in random growth. TEM revealed that the CNT grown by Pd with PECVD form large bundles of tubes, while Ni forms large-diameter CNF. It was found that the CNT grown using Pd or Ni are of low quality compared with those grown by Co and Fe.     

单壁碳纳米管生成条件下电弧等离子体光谱分析

掺有铁镍催化剂的石墨棒状阳极和石墨块状阴极之间进行电弧放电，成功制备了单壁碳纳米管。激光拉曼散射和扫描电子显微镜测试表明，单壁碳纳米管直径约1．14m，呈管束形态，管束直径约15～20m。放电过程中的电弧等离子体光谱测试表明其中主要有C2分子的发射峰，光谱分布曲线与普朗克黑体辐射曲线中T=4350K的分布情况吻合，确定放电电弧等离子体温度约4300-4400k，测量误差约100K。     

碳纳米管制备及其生长机制研究

采用乙醇催化燃烧法，以钴盐作为催化剂先体、薄铜片作为基底制备碳纳米管。分别以氯化钴、硝酸钴和硫酸钴作为催化剂先体，研究了不同催化剂先体对碳纳米管生长的影响；利用扫描电镜，透射电镜对碳纳米材料的形貌和结构进行了表征，研究了不同钴盐的催化剂先体对碳纳米管形态与结构的影响，讨论了碳纳米管的生长机制。实验发现，其他制备条件相同，当催化剂先体为氯化钴时，碳纳米管与大量絮状杂质缠绕在一起；当催化剂先体为硝酸钴时，碳纳米管容易形成弯曲、不规则的波浪形结构；而当催化剂先体为硫酸钴时，实验所得的碳纳米材料几乎全为取向规则、直径均一的碳纳米纤维，只观察到少量碳纳米管。     

碳纳米管制备及其生长机制研究

采用乙醇催化燃烧法,以钴盐作为催化剂先体、薄铜片作为基底制备碳纳米管。分别以氯化钴、硝酸钴和硫酸钴作为催化剂先体,研究了不同催化剂先体对碳纳米管生长的影响;利用扫描电镜,透射电镜对碳纳米材料的形貌和结构进行了表征,研究了不同钴盐的催化剂先体对碳纳米管形态与结构的影响,讨论了碳纳米管的生长机制。实验发现,其他制备条件相同,当催化剂先体为氯化钴时,碳纳米管与大量絮状杂质缠绕在一起;当催化剂先体为硝酸钴时,碳纳米管容易形成弯曲、不规则的波浪形结构;而当催化剂先体为硫酸钴时,实验所得的碳纳米材料几乎全为取向规则、直径均一的碳纳米纤维,只观察到少量碳纳米管。     

影响碳纳米管生长与结构的参数研究

采用负偏压增强热丝化学气相沉积(CVD)方法，在沉积有NiFe催化剂层及Ta或Ti过渡层的Si衬底上，通过改变沉积条件制备出不同结构的碳纳米管。扫描电子显微镜的研究结果表明，当过渡层为Ta时，碳纳米管的生长速度比Ti过渡层的大；在沉积过程中，有或无辉光放电时，生长出的碳纳米管分别是定向和弯曲的；同时还观察到随着反应气体中NH3浓度的加大，碳纳米管的生长速度会随之增大。     

RF-PECVD法研究碳纳米管的生长特性

采用射频等离子体增强化学气相沉积(RF-PECVD),以Fe作为催化剂,在Si基片上生长了碳纳米管(CNT),采用扫描电子显微镜(SEM),高分辨透射电子显微镜(HR TEM)以及显微Raman光谱等对制备的CNT的形貌及结构进行了表征.结果表明:700℃和800℃温度下生长的CNT均取向无序、弯曲缠结,由整齐排列的圆...     

煤基碳纳米材料的研究进展

以煤基碳纳米管和煤基活性炭为代表,介绍了煤基碳纳米材料在生长机理、制备工艺和应用领域等方面的研究进展。提出研究开发煤基碳纳米管是实现低成本、大批量制备碳纳米管的重要途径;煤基活性炭在储能超级电容器中的使用拓展了其应用范围。     

大规模制备定向排列的碳纳米管阵列

采用一种无模板的化学气相沉积法 ,在石英衬底上制备了大面积 ,高定向性、自支撑的碳纳米管阵列。二甲苯和二茂铁分别作为碳源和催化剂 ,连续进给到反应装置中 ,在一定温度条件下 ,碳纳米管自组织生成垂直于衬底方向的定向阵列。这种方法可以获得很高的生长速度 ,其最大长度可以达到几个毫米。拉曼光谱和高分辨透射电镜检测显示这种方法制备的碳纳米管具有较高的纯度和石墨化程度     

Morphological and Chemical/Physical Characterization of Fe‐Doped Synthetic Chrysotile Nanotubes

In the field of thin‐layer‐structured inorganic nanotubes, morphological, structural, and chemical/physical modifications induced in synthetic stoichiometric chrysotile nanotubes have been evaluated as a function of the extent of Fe doping. Fe‐doped synthetic chrysotile nanocrystals have been obtained in the range from 0.29 wt.‐% up to 1.37 wt.‐% Fe. A partial Fe replacement for Si and Mg has been observed through the modification of Fourier‐transform infrared (FTIR) absorption bands. FTIR spectroscopic, X‐ray diffraction, and thermogravimetric analyses provide evidence for Fe inclusion into the chrysotile crystal structure, in both octahedral and tetrahedral sites, which induces a flattening of the curved brucite‐like layers in the stoichiometric chrysotile. Further characterization by morphological analysis (scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, and atomic force microscopy) has revealed the effect of Fe doping on the aggregation of chrysotile nanotubes. The results appear interesting in light of the proposed possibilities of synthetic chrysotile fibers to represent an alternative to carbon nanotubes for innovative technological applications.