碳纳米锥力学特性的分子动力学研究

结合原子间短程作用势(Brenner势)和长程作用势(Lennard-Jones势),利用分子动力学方法对各种锥角的碳纳米锥进行拉伸和压缩实验,获得其载荷-应变关系曲线、受拉/压载荷极限、应变极限和构形演变等力学特性,并与等量原子组成的碳纳米管进行比较研究.研究结果表明,等量碳原子组成的碳纳米锥的受拉/压载荷极限随着锥角的增大先是增大后减小,受拉/压应变极限则随着锥角的增大而增大.与碳纳米锥相比,等量碳原子组成的碳纳米管的受拉/压载荷极限和应变极限显得既不突出也不逊色.在受压构形演化方面,与碳纳米管丰富的径向屈曲/扭转/侧向屈曲组合形变不同,112.88°和83.62°锥角的碳纳米锥受压沿轴向完美内陷,而60.0°和38.94°锥角的碳纳米锥受压发生侧向屈曲.     

连续碳纳米管线及其应用

如何将碳纳米管组装成宏观尺度的结构对于碳纳米管的宏观应用来说具有重要意义．自从碳纳米管被发现以来，在合成大面积碳纳米管阵列方面已经取得很多的进展，并有望应用于场发射平板显示器．然而，在如何将碳纳米管顺排起来连成连续的长线方面则鲜有进展．这里介绍的是作者最近的新发现：当从一种作者称之为“超顺排”碳纳米管阵列中拔出一束碳纳米管时，碳纳米管以可自组织成一条连续的长线．在这个过程中，“超顺排”碳纳米管阵列起的作用如同一个蚕茧，阵列中的碳纳米管则由范德瓦耳斯力首尾相连形成连续的纯碳纳米管线．这种碳纳米管线平行排列起来构成的偏振片可以工作在紫外波段．这种碳纳米管线还可以用作白炽灯的灯丝，仅需很小的功率就可以发出白炽光．不仅如此，这种碳纳米管线经过高温处理后，强度和导电性都得到明显增强，这将使碳纳米管线在宏观领域内得到更多的应用．     

方兴未艾的纳米结构材料（续）

2　几种纳米材料的结构、特性和应用2 .1　奇妙的碳纳米管将两根石墨碳棒在惰性气体 (氦、氩 )中进行直流电弧放电 ,并用围于碳棒周围的冷凝板收集挥发物 ,通过提纯可获得碳 6 0 ( C6 0 ) .1 991年底 ,瑞士苏里士高工的高压电镜实验室在研究碳团簇的结构时 ,意外地发现有管状结构的碳分子存在 . 1 991年 1 1月 ,日本电器公司( NEC)的电子显微镜专家 Sumio Iijima在用高分辩率电镜检查球状碳分子时也发现了由纳米级同轴碳分子构成的管状物 ,现称为碳纳米管或纳米碳管 .碳纳米管是由石墨中一层或几层碳原子卷曲成的笼状“纤维”,内部是空的…     

Ar+轰击石墨表面生成碳纳米管和碳纳米多面体

报道了一种用60keV Ar⁺轰击石墨生成碳纳米管和纳米碳壳层多面体颗粒的方法.高分辨透射电子显微镜研究指出，这些纳米多层结构物的尺寸约在20nm到0.4μm之间，碳原子层之间的距离为0.34nm.基于高分辨透射电子显微镜图像，建议了一个关于“组合碳多面体”的生长模型. 关键词：     

高温高压下碳纳米管的相转变及金刚石的合成

 利用透射电子显微镜（TEM）和扫描电子显微镜（SEM）研究了碳纳米管在高压高温下的相转变。研究发现在高压高温条件下碳纳米管是不稳定的,在5.5 GPa压力下,770 ℃到950 ℃间退火时碳纳米管趋向形成碳纳米葱。在5 GPa、1 000 ℃条件下合成了金刚石。     

碳纳米管室温单电子器件的构建和特性测量

利用传统微加工与纳米组装技术构建出了金属颗粒调制的复合碳纳米管场效应及单电子器件，电子输运性能测量结果表明这类复合碳纳米器件具有一些不同于一般碳纳米单电子器件的独特性能，特别是可在室温下实现单电子特性。     

等离子体增强热丝CVD生长碳纳米尖端的研究

用CH₄，NH₃和H₂为反应气体，利用等离子体增强热丝化学气相沉积系统在不同偏压电流的条件下制备了碳纳米尖端，并用扫描电子显微镜和显微Raman光谱仪对碳纳米尖端进行了研究.结果表明碳纳米尖端是石墨结构，随着偏压电流的增大，碳纳米尖端的顶角减小，生长速率增大.结合有关等离子体和溅射的理论，分析讨论了碳纳米尖端的形成和碳纳米尖端的生长随偏压电流的变化. 关键词： 碳纳米尖端 等离子体 化学气相沉积     

炸药爆轰制备纳米石墨粉储放氢性能实验研究

介绍了一种新的制备纳米石墨粉的方法——炸药爆轰法.通过对爆轰合成的黑色粉末进行x射线衍射分析，确认其为六方结构的纳米石墨，平均晶粒度为1.86—2.61nm.用BET气体吸附仪测试纳米石墨粉的比表面积约为500—650m2/g，由比表面积计算得到的纳米石墨粒度为4.41—6.85nm.在室温（≈290K）和12MPa压力条件下对纳米石墨粉进行储放氢气性能测试，结果表明纳米石墨粉样品的储放氢量为0.33wt%—0.37wt％.在相同实验条件下，纳米石墨粉原始样品的储放氢能力较原始纳米炭纤维（0.15wt%—0.35wt％）和多壁碳纳米管（0.15wt%—0.20wt％）的储放氢能力略强,但低于超级活性炭（0.92wt%—0.98wt％）.纳米碳材料的比表面积在其储放氢实验中起关键作用. 关键词： 爆轰 纳米石墨粉 比表面积 储放氢量     

碳纳米流体强化传热研究

在去离子水中分别添加了单壁、多壁碳纳米管材料,通过配比一定质量的亲水性分散剂,经超声波振荡试制了水基碳纳米流体。测试分析了不同碳纳米管材料质量分数下的纳米流体热导率和动力粘度等重要热物性参数。测试结果表明:碳纳米管粒子能够强化基液工质导热性能,随着其质量分数的增加,水基单壁、多壁碳纳米流体热导率均明显提高;单壁碳纳米流体粘度显著增加,多壁碳纳米流体粘度无明显变化,多壁碳管更适用于纳米流体强化传热。     

石墨和纳米碳中缺陷和电子密度随温度的变化

测量了石墨和纳米碳在不同温度下的正电子寿命谱,研究了石墨和纳米碳中缺陷和电子密度随温度的变化.结果表明,纳米碳中缺陷的开空间和缺陷浓度分别大于和高于石墨晶体;纳米碳的平均自由电子密度低于石墨晶体.当温度从25K升至295K时,石墨和纳米碳中的平均自由电子密度随温度的升高而下降:石墨晶体中的自由电子密度随温度的升高变化较小;纳米碳的自由电子密度随温度的升高变化较大.随着温度的升高,石墨和纳米碳中的热空位数量增多,而且这些空位可迁移至微孔洞的内表面使微孔洞的开空间增大.     

多孔氧化铝模板催化制备定向碳纳米管阵列

在不加过渡金属做催化剂的前提下,利用化学气相沉积法在二次阳极氧化法制得的多孔氧化铝模板中制备沉积了定取向碳纳米管阵列。考察了不同沉积温度以及退火处理对沉积结果的影响。温度达到600℃以上时,能得到开口的、定取向的多壁碳纳米管阵列；当沉积温度降至550℃左右时,沉积结果中存在碳纳米管、纳米纤维以及类似于弯曲的竹节状的结构；温度继续降低至500℃以下时,不能得到碳纳米管或碳纳米纤维；从实验结果中可以得出,在氧化铝模板中沉积碳纳米管过程中氧化铝起到了催化乙炔裂解以及催化沉积的碳石墨化成碳纳米管两种作用。另外,退火处理虽然能够提高沉积的碳纳米管的石墨化程度,但是也可能会引入新的缺陷。     

保护介质对爆轰固相产物生成的影响

 通过爆轰合成超细金刚石实验，对装药在不同环境下引爆后得到的固相碳产物进行比较分析，研究不同介质如氮气、水、冰、遇热分解的盐等对爆轰产物中固相碳形成的影响，同时提出用石墨化程度来比较这种影响。结果显示，介质对爆轰产物中固相碳的石墨化和超细金刚石的保护有着重要的作用。几种介质中水的保护效果较好。     

碳纳米流体相变特性实验研究

通过"两步法"制备分散均匀、稳定的单壁碳纳米管/水、多壁碳纳米管/水碳纳米流体,通过差示扫描量热法(DSC)测试分析了碳纳米流体的凝固、熔化相变过程,实验结果表明在凝固相变过程中随着碳纳米管质量分数的增加,碳纳米流体的起始凝固温度及凝固温度逐渐升高,单壁碳纳米流体的凝固温度显著提高,在熔化相变过程中,碳纳米流体的质量分数对于纳米流体的熔点无明显影响,但对于碳纳米流体的潜热影响较大,碳纳米流体的潜热随着质量分数的增加而明显减小。     

一种低花费制作碳纳米卷筒的方法

在新近出版的Science周刊上 ,来自美国加州大学 (洛杉矶 )的RichardKaner等报告了一种制作“类碳纳米管”的全新方法 .Kaner所领导的小组曾拥有一项层状化合物胶体悬浮 (col loidalsuspension)技术 .最近 ,他们将该技术用于石墨 ,结果在相对低的温度下制成了 4 0层壁厚的碳纳米卷筒 .新技术的起始材料是石墨和金属钾 .在含水溶液中 ,碱金属钾被插入到石墨的层与层之间 .在超声的作用下 ,被溶液分离的石墨片 (平均 4 0层 )卷起来 ,形成了直径约4 0nm的卷筒 .这样形成的类碳纳米管 ,其两端是开放的 (没有封帽 ) .如果将产物用于吸附气体 (例…     

纳米晶粒在高压下的相转变

本文报道了晶粒尺寸对压力诱导相转变的最新进展。用热力学理论分析了造成纳米晶体材料（纳米晶）的相转变压力与同种大块材料不同的主要因素是体积变化比，表面能差和内能差。通过估算这三个因素的具体大小，可解释文献报道的实验结果，并可确定大块材料和纳米晶之间相转变压力发生差异的控制因素。在纳米晶中，晶粒尺寸对结构稳定性和相转变压力的影响与体系本身有关。     

高压退火对碳纳米管微结构转变的影响

利用高分辨电子显微镜研究了在高压退火条件下碳纳米管的微结构变化规律，发现在5.5GPa下，770℃退火后即发生了明显的结构改变；在950℃退火25min后发现形成了类碳纳米洋葱和纳米碳条带结构.碳纳米管转变成类碳纳米洋葱可以分成几个步骤，首先碳纳米管破裂，然后形成碳纳米球，最后形成类碳纳米洋葱结构.讨论了高压和退火温度对碳纳米管结构变化的影响. 关键词：     

一些新颖碳纳米结构的高分辨率透射电子显微镜研究

在双阳极电弧放电的阴极沉积物中已发现扁平碳纳米壳、碳纳米棒和棒-管相连的碳纳米结构.高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)确认了碳纳米管直接生长在纳米棒之上,因而碳纳米管生长开端的来龙去脉清晰可见.另外,HRTEM图像显示,多壳层碳纳米棒有一条中心线.有可能这是一种基于单键和三重键交替“sp”杂化的炔链碳同素异形体. 关键词：     

超高压下碳结构的第一性原理研究

采用第一性原理密度泛函理论,结合平面波赝势和广义梯度近似(GGA)方法计算了多种碳结构在超高压条件下的热力学稳定性及晶体结构性质.计算结果表明,碳结构的质量密度和基态能量与其对称性高低没有很强的依赖关系;在超高压条件下,随着压强的增加,热力学相对稳定的碳结构依次是石墨、金刚石、BC-8和SC碳结构,Clark等人所提出的R8结构并不是一种真正的高压稳定碳结构.     

碳包覆铁纳米颗粒的气相爆轰合成北大核心CSCD

以粉末状与气态二茂铁为原料,以氢气和氧气混合气体为爆轰能源,采用气相爆轰法进行了合成碳包覆铁纳米颗粒实验。XRD和TEM实验结果表明,采用两种不同状态的二茂铁,均得到了纳米碳包覆铁颗粒。该包覆颗粒的组成核为铁或铁碳化合物,外层壳主要由石墨碳组成,大部分球形纳米颗粒尺寸分布于5-30 nm之间。通过对比发现,采用气态二茂铁爆轰时,所得到的碳包铁粒度分布较为集中,壳层厚度比较均匀,且粒子具有较好的球形状。最后结合铁碳合金相图,从热处理角度对气相爆轰合成碳包覆铁纳米颗粒的机理进行了分析,得出产物中α-Fe与Fe_3C的形成过程。分析了碳包覆铁纳米颗粒的磁滞回线,其表现出硬磁性与顺磁性双重性质。     

TEM纳米云纹法测量纳米碳管变形

提出了透射电子显微镜(TEM)纳米云纹法的新技术,首次将该方法用于单根单壁碳纳米管的残余变形测量。纳米云纹由计算机显示器扫描线与碳纳米管束TEM图像干涉而成。该方法具有纳米级空间分辨率,可直接测量碳纳米管的力学性能。对TEM纳米云纹法的原理进行了详细的阐述,并利用不同管径的单壁碳管束产生了云纹。对直径为7.5nm的弯曲碳管束的残余变形进行测量,直接得到了其中一根直径为1.0nm的单壁碳管的残余变形场。实验结果证明了该方法的可行性。该方法为纳米尺度的碳管力学性能测量提供了新途径。