碳納米管前言：碳納米管作為一維納米材料，重量輕，六邊形結構連接完美，具有許多異常的力學、電學和化學性能。近些年隨著碳納米管及納米材料研究的深入其廣闊的應用前景也不斷地展現出來。摘要：碳納米管是納米材料中開發(fā)價值最高的納米材料之一。碳納米管的導電性能優(yōu)于銅，僅次于超導體，導熱性能優(yōu)于金剛石,并是已知的彈性模量和抗拉強度最高的材料。自從1991年發(fā)現以來,經過各國科學家近10年的研究，在基礎研究和應用領域都取得了重要進展?？梢灶A見，隨著研究領域新的發(fā)現,碳納米管的應用領域將會越來越廣，其蘊藏的潛在的巨大經濟價值將隨著人們對它的認識的不斷加深而充分體現出來。關鍵詞：碳納米管性能應用前景制備Abstract:carbonnanotubesnanomaterialisthehighestvalueofdevelopmentofnanometermaterials.Carbonnanotubeconductiveperformanceisbetterthancopper,secondonlytothesuperconductor,thermalperformanceissuperiortodiamond,andisknownastheelasticmodulusandthetensilestrengthofthematerialsofthehighest.Sincediscoveredin1991,afterscientistsfornearly10yearsofresearch,inbasicandappliedresearchfieldshavemadeimportantprogress.Canforeknow,withtheresearchofnewdiscoveries,theapplicationsofcarbonnanotubesfieldwillbemoreandmorewidely,itcontainedthepotentialeconomicvaluewillbewiththepeople'sunderstandingtoitconstantlyandfullyembodied.Keywords:carbonnanotubespreparationpropertiesapplication一．碳納米管的性能力學性能 由于碳納米管中碳原子采取SP2雜化，相比SP3雜化，SP2雜化中S軌道成分比較大，使碳納米管具有高模量、高強度。碳納米管具有良好的力學性能，CNTs抗拉強度達到50～200GPa,是鋼的100倍,密度卻只有鋼的1/6，至少比常規(guī)石墨纖維高一個數量級；它的彈性模量可達1TPa，與金剛石的彈性模量相當，約為鋼的5倍。對于具有理想結構的單層壁的碳納米管，其抗拉強度約800GPa。碳納米管的結構雖然與高分子材料的結構相似，但其結構卻比高分子材料穩(wěn)定得多。碳納米管是目前可制備出的具有最高比強度的材料。若將以其他工程材料為基體與碳納米管制成復合材料,可使復合材料表現出良好的強度、彈性、抗疲勞性及各向同性，給復合材料的性能帶來極大的改善[1]。碳納米管的硬度與金剛石相當，卻擁有良好的柔韌性，可以拉伸。目前在工業(yè)上常用的增強型纖維中，決定強度的一個關鍵因素是長徑比，即長度和直徑之比。目前材料工程師希望得到的長徑比至少是20:1，而碳納米管的長徑比一般在1000:1以上，是理想的高強度纖維材料。2000年10月，美國賓州州立大學的研究人員稱，碳納米管的強度比同體積鋼的強度高100倍，重量卻只有后者的1/6到1/7。碳納米管因而被稱“超級纖維”[2]。莫斯科大學的研究人員曾將碳納米管置于1011MPa[3]的水壓下(相當于水下10000米深的壓強)，由于巨大的壓力，碳納米管被壓扁。撤去壓力后，碳納米管像彈簧一樣立即恢復了形狀，表現出良好的韌性。這啟示人們可以利用碳納米管制造輕薄的彈簧，用在汽車、火車上作為減震裝置，能夠大大減輕重量。此外，碳納米管的熔點是目前已知材料中最高的。導電性能碳納米管上碳原子的P電子形成大范圍的離域π鍵，由于共軛效應顯著，碳納米管具有一些特殊的電學性質。碳納米管具有良好的導電性能，由于碳納米管的結構與石墨的片層結構相同，所以具有很好的電學性能。理論預測其導電性能取決于其管徑和管壁的螺旋角。當CNTs的管徑大于6nm時，導電性能下降；當管徑小于6nm時，CNTs可以被看成具有良好導電性能的一維量子導線。有報道說Huang通過計算認為直徑為0.7nm的碳納米管具有超導性，盡管其超導轉變溫度只有1.5×10-4K，但是預示著碳納米管在超導領域的應用前景。常用矢量Ch表示碳納米管上原子排列的方向，其中Ch=na1+ma2，記為(n,m)。a1和a2分別表示兩個基矢。(n,m)與碳納米管的導電性能密切相關。對于一個給定(n,m)的納米管，如果有2n+m=3q（q為整數），則這個方向上表現出金屬性，是良好的導體，否則表現為半導體。對于n=m的方向，碳納米管表現出良好的導電性，電導率通?？蛇_銅的1萬倍。傳熱性能碳納米管具有良好的傳熱性能，CNTs具有非常大的長徑比，因而其沿著長度方向的熱交換性能很高，相對的其垂直方向的熱交換性能較低，通過合適的取向，碳納米管可以合成高各向異性的熱傳導材料。另外，碳納米管有著較高的熱導率，只要在復合材料中摻雜微量的碳納米管,該復合材料的熱導率將會可能得到很大的改善。激光燒蝕法的具體過程是：在一長條石英管中間放置一根金屬催化劑/石墨混合的石墨靶，該管則置于一加熱爐內。當爐溫升至一定溫度時，將惰性氣體沖入管內，并將一束激光聚焦于石墨靶上。在激光照射下生成氣態(tài)碳，這些氣態(tài)碳和催化劑粒子被氣流從高溫區(qū)帶向低溫區(qū)時，在催化劑的作用下生長成CNTs。[7]固相熱解法除此之外還有固相熱解法等方法。固相熱解法是令常規(guī)含碳亞穩(wěn)固體在高溫下熱解生長碳納米管的新方法，這種方法過程比較穩(wěn)定，不需要催化劑，并且是原位生長。但受到原料的限制，生產不能規(guī)模化和連續(xù)化。參考文獻[1]易昌風,徐祖順.聚合物納米粒子.化學工業(yè)出版社.2006:1-4[2]楊春巍,胡信國,張亮.碳納米管研究近況.哈爾濱工業(yè)大學應用化學系.云南大學學報.2005:1-18第27卷[3]朱宏偉,吳德海.碳納米管.機械工業(yè)出版社.2003:1-2[4]王安之,呂滿庚.碳納米管/高分子復合導電材料的研究進展.中國科學院廣州化學研究所.2006年5月第66頁[5]潘瑋,張慧勤,陳燕.碳納米管/聚丙烯腈導電纖維的結構與性能.