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。     

基于HRTEM和Raman分析定向多壁碳纳米管阵列的生长机理

以二茂铁、二甲苯为前驱体,石英为衬底,在850 oC的管式炉内采用化学气相沉积法制备出了定向碳纳米管阵列. 高分辨透射电子显微镜和拉曼光谱的结果表明：碳纳米管阵列具有良好的定向性和多壁管状结构,石墨化程度高,并且只在表面存在少量单壁碳纳米管.定向多壁碳纳米管阵列的生长模式为“底部”生长模式,即在生长的初期,当催化剂颗粒较小时,析出的碳原子生成了单壁碳纳米管或与其性质类似的多壁碳纳米管(一般层数小于5层);催化剂颗粒逐渐长大后,大量的碳原子析出后生成了普通的多壁碳纳米管,从而形成了单壁碳纳米管只存在于碳纳米管阵列膜表面和多层碳纳米管膜表面与界面的现象.     

碳纳米管的近边吸收谱研究

用X射线近边吸收谱研究了单壁, 双壁和多壁碳纳米管在超高真空系统中不同温度下退火处理后的行为.碳的K边吸收谱表明, 多壁管上吸附的杂质将在热处理过程中最先被去除, 其次是双壁管, 最后是单壁管.这种热处理下杂质去除的顺序说明了曲率越小杂质吸附得越牢靠, 即越容易吸附杂质.另外, 结果中显示, 经退火处理后3种碳纳米管在多重散射区域的峰结构呈现规律性的移动,由单壁管到多壁管, 谱峰向低能方向移动; 这是由于碳纳米管的层数不同造成的, 证明这部分谱峰结构直接受到碳纳米管层数的调制, 有利于鉴别3种碳纳米管.     

利用场发射显微镜研究O2对单壁碳纳米管场发射的影响

利用场发射显微镜和四极质谱计研究了充入高纯O2的四极质谱和O2对单壁碳纳米管场发射的影响.单壁碳纳米管经过约1000℃的热处理得到清洁态场发射像后，充入O2，分别测量了O2吸附和脱附后场发射的I V特性.实验观测到在单壁碳纳米管上O2的吸附使场发射电流减小，说明逸出功增加.在10-4Pa的O2压强下对单壁碳纳米管进行约1000℃的热处理，可以产生氧化刻蚀作用，观测到场发射像的变化，并测量了氧化刻蚀产生的I V特性变化. 关键词： 单壁碳纳米管 场发射显微镜 场发射 四极质谱     

拉曼描述碳纳米管系统:缺陷探测,产物热处理,过程分析和催化剂(英文)

利用拉曼散射技术从多角度研究了碳纳米管合成系统。发现拉曼散射技术不仅可表征碳纳米材料本身的特性,而且可分析宏观的多壁碳纳米管与单壁碳纳米管的生长过程。针对不同的碳纳米材料的生长特性提出了催化剂与反应器设计及过程控制的研究方向。同时还发展了一种基于拉曼光谱法的定量测定单壁碳纳米管含量的方法。     

碳纳米管晶格振动模及拉曼光谱的研究进展

本文介绍了碳纳米管的结构特征和晶格振动模的理论研究 ,综述了不同方法生长的多壁碳纳米管和单壁碳纳米管拉曼光谱的研究进展。另外 ,还简单描述了单壁碳纳米管的应用前景     

碳纳米管在银基底上的表面增强拉曼散射光谱研究(英文)

介绍了一种单壁碳纳米管表面增强拉曼散射的新方法。依据碳纳米管独特的力学性能,在银表面直接研磨单壁碳纳米管,在形成纳米级粗糙银表面的同时,单壁碳纳米管也吸附在银表面上。在银表面粗糙程度和单壁碳纳米管厚度适中的区域得到了高质量的单壁碳纳米管SERS谱。该方法消除了溶剂的干扰,保证了结果的准确性,理论分析和实验结果表明该方法是正确的、可行的     

不同激发波长下单壁碳纳米管与多壁碳纳米管的拉曼光谱比较

对不同激发波长下单壁和多壁碳纳米管的激光拉曼光谱进行了比较。发现单壁碳纳米管D峰强度和G峰强度的比值(ID/IG)几乎不随激发光子能量的改变而变化,多壁碳纳米管ID/IG值随着激发光子能量的增加以斜率0 3/eV减小。并对此现象进行了初步的分析。此外,还发现在1064nm激发波长下,单壁和多壁碳纳米管2500-3500cm-1之间拉曼峰的相对强度随着入射激光功率的增加而增加。     

拓扑缺陷对Armchair型小管径多壁碳纳米管输运性质的影响

采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了纯净的及带有不同数目的Stone-Wale拓扑缺陷下的扶手椅型单壁, 双壁和三壁小管径碳纳米管的能带结构和电子输运性质, 通过计算并分析不同偏压下的微分电导和非弹性电子隧穿谱(IETS), 计算结果表明单壁, 双壁和三壁碳纳米管的特征偏压区间分别为[-1.0V, 1.0V], [-0.5V, 0.5V] 和[-0.25V, 0.25V], 特征偏压区间内SW拓扑缺陷所产生的电导波动平缓, 而特征偏压区间外因缺陷的数目变化所带来的电导波动显著, 通过IETS谱线的分析得到单壁, 双壁和三壁碳纳米管的特征峰偏压分别为 1.25V, 0.625V和 0.125V. 碳纳米管的特征偏压区间和IETS特征峰偏压可为较小管径碳纳米管单壁, 双壁和多壁类型的区分提供一种新的途径, 同时也为小管径多壁碳纳米管的输运性质在出现拓扑缺陷时的响应提供参考依据.     

多壁碳纳米管与金属表面间接触行为的分子动力学模拟

碳纳米管与金属表面间的界面接触行为对碳基电子器件的性能研究具有重要意义.本文利用分子动力学模拟方法研究了端部开口和闭口的多壁碳纳米管与金属表面间的界面接触构型和粘着强度.模拟结果表明,多壁碳纳米管在金属表面上的位置和形状变化是因为减少的范德瓦耳斯能转变成碳纳米管的内能;多壁碳纳米管与金属表面的结合能为负值,表明两者存在粘着作用;多壁碳纳米管水平地接触金属表面时的粘着强度受初始间距、接触长度和金属种类影响,即范德瓦耳斯能作用的初始间距阈值约为1 nm且最终平衡状态时的两者间距约为0.3 nm;随着两者接触长度增加,粘着强度增大,铂与碳纳米管的粘着强度比钨和铝的大;端部开口和闭口的碳纳米管与金属表面垂直接触时的粘着强度都比水平接触时的小,两端开口的碳纳米管在金属表面上发生径向压缩变形,最终形成带状结构;而两端封闭的碳纳米管在金属表面上发生轴向压缩变形;在碳纳米管场效应晶体管中,两端开口的多壁碳纳米管与单壁碳纳米管一样变形成带状结构,并且各个管壁之间以及最外层管壁与金属电极之间的间距相当,该原子尺度的间距(约0.34 nm)保证电子从金属隧穿到最外层管壁,并在内层管壁之间径向迁移.     

拓扑缺陷对Armchair型小管径多壁碳纳米管输运性质的影响

采用密度泛函理论和非平衡格林函数方法研究了纯净的及带有不同数目的 Stone-Wale拓扑缺陷下的扶手椅型单壁,双壁和三壁小管径碳纳米管的能带结构和电子输运性质,通过计算并分析不同偏压下的微分电导和非弹性电子隧穿谱(IETS),计算结果表明单壁,双壁和三壁碳纳米管的特征偏压区间分别为[-1.0 V,1.0 V],[-0.5 V,0.5 V]和[-0.25 V,0.25 V],特征偏压区间内SW拓扑缺陷所产生的电导波动平缓,而特征偏压区间外因缺陷的数目变化所带来的电导波动显著,通过IETS谱线的分析得到单壁,双壁和三壁碳纳米管的特征峰偏压分别为±1.25 V,±0.625 V和±0.125 V.碳纳米管的特征偏压区间和IETS特征峰偏压可为较小管径碳纳米管单壁,双壁和多壁类型的区分提供一种新的途径,同时也为小管径多壁碳纳米管的输运性质在出现拓扑缺陷时的响应提供参考依据.     

单壁碳纳米管能带及其电子特性研究

从能带理论出发,采用电子紧束缚能量色散关系,推导锯齿,扶手椅和手性单壁碳纳米管(SWCNT)的电子能带结构表达式,指出单壁碳纳米管或为金属或为半导体的判据。结果表示:单壁碳纳米管的电子结构与其几何结构密切相关,如扶手椅型单壁碳纳米管是金属性的,而对其它类型的单壁碳纳米管是与碳纳米管的手性指数有关,只有手性指数n和m的差别等于3的倍数时,单壁碳纳米管是金属性的,否则会显出有带隙的半导体特性。这意味着单壁碳纳米管是由特殊的电子传输和光学性质,在纳米电子学领域具有巨大的潜在应用价值。     

浓硝酸处理碳纳米管对4-硝基苯酚的吸附性能研究

本文采用浓硝酸氧化法来改性多壁碳纳米管,用Raman光谱、SEM和分光光度计对改性前后的多壁碳纳米管对4-硝基苯酚溶液的吸附能力进行了比较研究。Raman光谱和SEM分析表明浓硝酸处理使碳纳米管端口打开,管变短,并且在表面引入了羟基、羧基等酸性官能团。采用分光光度计测定溶液浓度,计算出浓硝酸处理前后多壁碳纳米管对不同浓度4-硝基苯酚的吸附效率,实验结果表明经浓硝酸处理后的多壁碳纳米管的吸附效率有较大的提高。     

径向双氮掺杂小口径单壁碳纳米管能带结构压缩应变响应研究

采用基于密度泛函的第一性原理方法对径向C-C键两端进行双氮原子替位掺杂的小口径锯齿型单壁碳纳米管模型进行能带结构压缩应变响应研究。径向双氮掺杂对锯齿型小口径碳纳米管能带结构产生剧烈的影响,使得能较好保持金属性的(4,0)和(5,0)碳纳米管带隙打开。内禀金属性的(3,0)和(6,0)碳纳米管带隙能够通过氮掺杂和压缩应变对其电子结构产生影响。结果表明,结合径向双氮掺杂及压缩应变两种方式能够有效地对强烈键杂化效应引发的金属小口径锯齿型单壁碳纳米管产生丰富的带隙调制行为。这在碳纳米管基纳机电系统的应用和设计上有潜在的应用价值。     

单壁碳纳米管力学行为的数字散斑相关法实验研究

通过直接单向拉伸超长单壁碳纳米管束长绳,首次借助高精度数字散斑相关法,并结合显维放大技术,测量了单壁碳纳米管的弹性模量和拉伸强度。试验中观察了单壁碳纳米管束长绳的断裂过程。单壁碳纳米管束长绳通过改进的化学气相沉积技术生成。试验得到单壁碳纳米管的平均杨氏模量为129.0±70.3GPa,平均拉伸强度为1.95±0.56GPa,低于计算值和先前其它文献的试验值。     

单壁碳纳米管受压屈曲行为的数值模拟

采用以Tersoff Brenner势函数来描述碳纳米管中碳原子间的相互作用的分子动力学方法,模拟了单壁 碳纳米管(SWCNTs)的受压屈曲行为.计算结果表明,单壁碳纳米管的杨氏模量随着管径的增大而减小;碳纳米 管屈曲的临界应力和临界应变与碳纳米管细长比有关,不同的细长比决定了碳纳米管结构不同的屈曲模态;碳纳 米管的受压屈曲机理和连续介质力学中柱体壳的受压屈曲理论随细长比的不同而存在一些异同.     

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。     

单壁碳纳米扶手椅、锯齿管声子色散关系的计算

引用石墨经验力常数计算碳纳米管声子色散关系时，必须处理由二维平面卷曲形成三维实体纳米管所引入的问题. 报道对一系列扶手椅和锯齿单壁碳纳米管计及卷曲效应的声子色散关系的计算结果. 基于实际的数值计算结果，以及对单壁碳纳米扶手椅、锯齿管结构的对称性分析，讨论了Brillouin区中心Γ点晶格振动模的分类. 关键词： 碳纳米管 声子色散关系     

Rh在单壁碳纳米管上吸附的密度泛函理论研究

本文利用密度泛函理论研究了Rh原子在（6,6）单壁碳纳米管内外的吸附行为. 通过对Rh在单壁碳纳米管上不同吸附位的吸附构型与吸附能的研究发现: Rh吸附在管内、外的洞位最稳定, 且管外吸附比在管内强. 这是由于单壁碳纳米管的卷曲效应使得管外电荷密度比管内大造成的. 态密度分析表明, 吸附在管内外的Rh原子的5s电子均转移到了4d轨道上; Rh原子4d轨道上的电子转移到了（6, 6）碳管上, 使Rh带正电, 碳管带负电. 结合能带分析表明, Rh原子吸附在管内磁性较弱, 而吸附在管外较强. 关键词： 密度泛函理论 单壁碳纳米管 Rh原子 吸附     

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。