碳纳米管研究的最新进展

文章简要地介绍了碳纳米管新型准一维功能材料在量子输运、力学性质和制备技术方面的研究进展，特别介绍了制备出２—３ｍｍ长的碳纳米管的最新研究成果．     

单壁碳纳米管声子谱及比热计算

利用卷曲法计算了有限长单壁碳纳米管的声子色散关系．讨论了单壁碳纳米管的比热随管径、温度的变化趋势．结果表明碳管的比热随温度、管径的增大而增大,并逐渐趋于一恒定数值．根据色散关系的计算结果,给出了有限长（5,5）型单壁碳纳米管的振动模式以及部分振动模式的频率随长度的变化关系． 关键词： 碳纳米管 声子 比热     

碳纳米管/丙烯酸酯涂料的制备及其红外吸波性能

"利用表面改性剂对碳纳米管进行表面改性来防止其颗粒的团聚,从而制得分散性较好的碳纳米管浆料,在此基础上来制备碳纳米管/丙烯酸酯涂料,并研究了它在近红外波段的反射率．分析了PVC浓度、表面改性剂的种类及浓度以及碳纳米管的管长,对碳纳米管/丙烯酸酯涂料在?=930 nm处反射率的影响,并对涂料工艺进行了优化设计,最终制备出了吸收性能优良的碳纳米管/丙烯酸酯涂料．它在840~950 nm的近红外波段的反射率为均在0.1%以下并且透射率均在1.0%以下．"     

单壁碳纳米管-聚合物复合材料的拉曼光谱表征(英文)

本文在粗糙金属表面上制作了单壁碳纳米管—聚乙烯醇复合材料,并利用表面增强拉曼散射讨论了碳纳米管与聚乙烯醇之间的相互作用     

开口悬挂端对单壁碳纳米管电子输运特性的影响

采用紧束缚模型研究了悬挂端对单壁碳纳米管电子输运特性的影响.结果表明：有限长悬挂端开口碳纳米管的电导在费米能级附近作周期性振荡.椅型(armchair)碳纳米管的振荡同时具有快、慢两个准周期，而锯齿型(zigzag)碳纳米管的振荡仅有一个周期；碳纳米管电导在费米能级附近的振荡周期随着悬挂端的增长而减小.研究还发现：有限长悬挂端开口碳纳米管的平均电导随探针与碳纳米管间耦合强度的增加而增大，其大小约为无限长悬挂端开口碳纳米管平均电导的两倍. 关键词： 输运特性 碳纳米管 紧束缚模型     

碳纳米片-碳纳米管复合材料的一步合成及其场 发射性质研究

利用等离子体化学气相沉积技术, 在引入Ti过渡层后的Co膜表面一步制备出碳纳米片-碳纳米管复合材料, 研究了Co膜厚度对复合材料形貌及场发射性质的影响. 当Co薄膜厚度为11 nm时, 得到了垂直基片定向生长的碳纳米管和碳纳米片复合物, 此时, 碳纳米片分布在碳纳米管的管壁上和管的顶端, 样品的场发射性能最佳.     

六角密排多迭层碳纳米管阴极的大电子发射电流和高电子发射稳定性（英文）

研制了一种六角密排多迭层碳纳米管阴极.在这种结构中,衬底银电极由烧结的银浆制作在透明锡铟氧化物电极上,且具有六角形边缘,相邻衬底银电极交错排列于阴极面板上.用ZnO和SnO_2颗粒作为掺杂材料,在衬底银电极和单一碳纳米管层之间制作了底部混杂层;单一碳纳米管层中的碳纳米管主要被用于发射阴极电子.给出了六角密排多迭层碳纳米管阴极的制作工艺,并研究了六角密排多迭层碳纳米管阴极用于电子源的可行性.将氮气作为保护气体,采用烧结方法除掉制备浆料中的有机粘合剂及其它有机杂质.将六角密排多迭层碳纳米管阴极真空密封进三极场发射显示器中,能够形成稳定的电子发射电流.测试结果表明,与普通碳纳米管阴极相比,六角密排多迭层碳纳米管阴极具有更优的电子发射特性,其开启电场为1.83V/μm,最大电子发射电流为2 718.6μA;且其具有良好的电子发射曲线趋势,当电场强度从2.17V/μm增强到3.06V/μm时,电子发射电流的增幅约为1 410.3μA.对电子发射电流随时间的波动变化进行了测试,测试结果显示六角密排多迭层碳纳米管阴极具有可靠且稳定的电子发射电流.绿色发射图像表明六角密排多迭层碳纳米管阴极具有良好的电子发射均匀性及高的电子发射亮度.鉴于其简单的制作结构和制作工艺,六角密排多迭层碳纳米管阴极具有一定的实际应用性.     

碳纳米管的能隙特性和态密度特性

基于MATLAB语言数值模拟了碳纳米管的能隙特性和态密度特性,得出碳纳米管能隙的变化与碳纳米管的手性有关。数值模拟了碳纳米管的态密度表示,通过态密度表示与能隙对比,结果吻合的较好。结论为碳纳米管器件的制作提供参考。     

印刷制作的双半导体底层碳纳米管薄膜阴极的稳定电子发射

应用带保护气进行烧结的方法,制作了一种双半导体底层碳纳米管薄膜阴极.利用烧结的银浆形成条形银电极,在条形银电极表面制作了具有相同宽度且平行排列的ZnO掺杂底层和TiO2掺杂底层,在掺杂底层上面制备了碳纳米管膜层.由于保护气的防氧化屏蔽,碳纳米管膜层中的碳纳米管未受损害,ZnO粒子和TiO2粒子也在烧结过程中得到了很好地保护,双半导体底层碳纳米管薄膜阴极获得更优的电子发射特性,且电子发射稳定性也得到有效增强.与普通条形银电极碳纳米管阴极相比,双半导体底层碳纳米管薄膜阴极能够将开启电场从2.09V/μm降低到1.91V/μm,将最大电子发射电流从1 653.5μA提高到2 672.9μA.在2.69V/μm电场作用下,普通条形银电极碳纳米管阴极的电子发射电流仅为421.1μA,而双半导体底层碳纳米管薄膜阴极的电子发射电流能够达到723.5μA.从发射电流稳定性实验曲线可以看出,双半导体底层碳纳米管薄膜阴极实现了稳定的电子发射,表明ZnO掺杂底层和TiO2掺杂底层能够应用于真空环境.利用数码相机获得了具有良好质量的发射图像,验证了双半导体底层碳纳米管薄膜阴极制作的可行性和适用性.     

用碳纳米管制出高效太阳能电池

美国康奈尔大学研究人员利用碳纳米管代替传统硅管,制造出高效太阳能电池． 这一技术的关键是用碳纳米管代替传统硅管制造出光电二极管,这是太阳能电池的基本元件．研究人员利用不同颜色的激光对这种二极管进行研究发现,在将光能转化成电能的过程中,它可以使电流强度加倍．     

基于丝网印刷技术的碳纳米管场发射冷阴极制作

制备了一种新型碳纳米管浆料,并总结了一套阴极制作工艺.实验表明,质量比约为10%的纯化碳纳米管、5%的纳米金属粉末和有机材料混合形成的印刷浆料,其阴极具有较好的发射均匀特性.在浆料制备过程中通过加入表面活性剂使碳纳米管分散更加均匀.用丝网印刷技术制作阴极,并用机械刀刻的办法制作阴、栅两极之间的沟槽,经烧结后分析阴极膜的电阻率和粘附性随阴极材料组分和制作工艺的变化关系,确定较为合适的升温曲线及丝网目数,阴极碳纳米管的均匀性、导电性的提高改善了发射均匀性.该阴极开启场为2.5 V/μm,在电场强度为3.3 V/μm下,阳极电流为5.6 μA,场发射电流稳定,波动小于5%.     

改进碳纳米管电接触及粘贴性能的一体式冷阴极制作

在阴极玻璃面板上研发了一种新型的一体式冷阴极.印刷的银浆被烧结后用于形成银底电极.制备了薄层底电极浆料,其中含有大量碳纳米管.将薄层底电极浆料印刷在银底电极表面,然后再将普通碳纳米管浆料制作在烘烤的薄层底电极浆料上.利用高纯度氩气作为保护气体,在烧结炉中对这两种浆料同时进行烧结.烧结后的薄层底电极将和银底电极相互融合在一起,碳纳米管层则覆盖于薄层底电极的表面.同一阴极像素中制作了两个碳纳米管发射极.备用碳纳米管发射极的存在,有利于延长整体显示器的使用寿命.利用薄层底电极作为碳纳米管层和银底电极之间的中间层,能够有效改善碳纳米管的粘贴性能,同时增强二者之间的可靠欧姆接触.利用碳纳米管作为阴极制作了一体式冷阴极场发射显示器.该显示器具有良好的发光图像质量以及更好的场发射特性.与普通碳纳米管阴极场发射显示器相比,一体式冷阴极场发射显示器能够将开启场强从2.11 V/μm减小到1.68 V/μm;将最大场发射电流从905 μA提高到1 866.2 μA;数值为367 μA场发射电流的电流波动不超过4.5％.该一体式冷阴极场发射显示器已经以稳定的发光亮度而连续运行10余天.     

三元复合材料PANI/Ag/MWNT的电化学行为和比电容

通过原位聚合的方式在银纳米粒子/多壁碳纳米管(Ag/MWCNT)复合材料的表面成功聚合苯胺单体制备了聚苯胺/银纳米粒子/多壁碳纳米管(PANI/Ag/MWCNT)三元复合材料苯．通过对三元复合材料的结构以及表面形貌进行分析,表明聚苯胺层完全包覆了Ag/MWCNT复合材料,形成了核壳式结构．同时银纳米粒子则以单质晶体的形态存在于多壁碳纳米管与聚苯胺层之间．三元复合材料电极在1 mol/L的KOH溶液中具有极低的阻抗,而与聚苯胺电极相比,这些复合材料电极则表现出更低的电阻、更高的电化学活性和更好的循环稳定性．尤其是当苯胺和Ag:MWCNTs质量比为5:5时,该复合材料电极在0.25 A/g的电流密度下表现出最大的比电容值为160 F/g．     

模板法合成多壁碳纳米管复合材料

以包覆在碳纳米管表面的薄层二氧化锰作为表面再包覆聚苯胺的反应性模板合成了聚苯胺和碳的复合的多壁纳米管的结构,该复合材料在水中显示出很好的分散性．该方法还可以用来合成如聚3,4-乙撑二氧噻吩、聚吡咯、二氧化硅、无定形碳等材料与碳纳米管的复合材料.     

乙醇水混合物在碳纳米管中的吸附与结构性质

用分子动力学模拟研究乙醇水混合物在碳纳米管中的结构与吸附．在(6,6)到(10,10)碳纳米管内,几乎总是充满乙醇分子,很少有水分子．在更粗的碳纳米管中有一些水分子,管内的乙醇质量分数远远高于体相值．对管内外的分子进行了径向、轴向、角向的密度和取向的分布以及氢键数目的分析．管外第一溶剂化层中分子的角向密度分布指出乙醇分子的甲基和碳壁有最强的作用,被钉扎在碳纳米管的六角形中心位置．基于对这些现象微观机制的理解,推测碳纳米管在甲醇和乙醇中更倾向吸附乙醇,通过对乙醇甲醇混合物与碳纳米管的分子动力学模拟验证了这个预测．     

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…     

纳米管自修复术

科学家通过详细的模拟弄清了碳纳米管的自修复过程．这些管子有时只有一个纳米左右宽，却有几微米长，是已知的最结实和柔韧的材料．当它遭受辐照或高温或张力而发生破损时，能将自行缝合而不留任何痕迹．     

碳纳米管的提纯、填充及用作场发射电子源

碳纳米管是９０年代发现的一种新型材料，具有潜在的应用价值．文章介绍了怎样提纯碳纳米管，如何在碳纳米管内填充材料，以及用碳纳米管作场发射电子源等研究工作的进展     

一种基于碳纳米管场发射的发光二极管

制作了一个基于碳纳米管场发射的发光二极管,实验结果表明,这种发光二极管驱动场强低,亮度高,能够满足常用显示器和发光管的亮度要求,同时也用边界元法讨论了碳纳米管之间的场屏蔽效应.     

单壁碳纳米管储氢研究

利用Gaussian03程序计算出C-H键的键能是1.88 eV,键长是0.113 nm.已知H-H键能是4.748 eV,键长是0.074 nm.显然,H-H键能大于C-H键的键能,所以在常温常压下碳纳米管储氢时,以物理吸附H_2分子为主,化学形式的C-H键吸附为辅.另外,利用LJ势能函数,计算了H_2分子在碳纳米管中C原子所成的六边形中心正上方、C原子正上方以及相邻两C原子中间正上方时H_2分子与碳纳米管之间的势能.得到无论H_2分子是被吸附到管内或管外,还是被吸附到中间区域或两端区域,都是H_2分子在C原子所成的六边形中心正上方时能量最低.当H_2分子被吸附到碳纳米管中间区域时,管内和管外的H_2分子距管壁的距离分别是0.320 nm和0.309 nm;而当H_2分子被吸附到碳纳米管两端区域时,这两个距离分别是0.324 nm和0.313 nm.