阵列碳纳米管的石墨化程度

采用化学气相沉积法制备了阵列碳纳米管薄膜,对阵列碳纳米管的石墨化程度进行了系统研究。利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)对样品形貌以及结构进行了表征。探讨了不同实验参数对阵列碳纳米管石墨化程度影响的机理。结果发现,在一定催化剂浓度范围内,催化剂浓度过低时,阵列碳纳米管的石墨化程度较差,而随着催化剂浓度的增加,阵列碳纳米管的石墨化程度逐渐变好;生长石墨化程度较好的阵列碳纳米管需要合适的进液速度,进液速度过低或过高都会使得碳纳米管的石墨化程度变差;此外,生长石墨化程度较好的阵列碳纳米管也需要合适的生长温度,生长温度过低或过高都会使得碳纳米管的石墨化程度变差。     

阵列碳纳米管的石墨化程度

采用化学气相沉积法制备了阵列碳纳米管薄膜,对阵列碳纳米管的石墨化程度进行了系统研究。利用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱(Raman)对样品形貌以及结构进行了表征。探讨了不同实验参数对阵列碳纳米管石墨化程度影响的机理。结果发现,在一定催化剂浓度范围内,催化剂浓度过低时,阵列碳纳米管的石墨化程度较差,而随着催化剂浓度的增加,阵列碳纳米管的石墨化程度逐渐变好;生长石墨化程度较好的阵列碳纳米管需要合适的进液速度,进液速度过低或过高都会使得碳纳米管的石墨化程度变差;此外,生长石墨化程度较好的阵列碳纳米管也需要合适的生长温度,生长温度过低或过高都会使得碳纳米管的石墨化程度变差。     

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.     

170keV质子辐照对多壁碳纳米管薄膜微观结构与导电性能的影响

碳纳米管具有优异的导电性, 是未来电子元器件的理想候选材料, 应用前景广阔. 针对碳纳米管在空间电子元器件的应用需求, 本文研究了170 keV质子辐照对多壁碳纳米管薄膜微观结构与导电性能的影响. 采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱仪(Raman)、X射线光电子能谱仪(XPS)及电子顺磁共振谱仪(EPR)对辐照前后碳纳米管试样的表面形貌和微观结构进行分析; 利用四探针测试仪对碳纳米管薄膜进行导电性能分析. SEM分析表明, 170 keV质子辐照条件下, 当辐照注量高于5×10¹⁵ p/cm² (protons/cm²)时, 碳纳米管薄膜表面变得粗糙疏松, 纳米管发生明显弯曲、收缩及相互缠结现象. 目前, 质子辐照纳米管发生的收缩现象被首次发现. 基于Raman和XPS分析表明, 170 keV质子辐照后碳纳米管的有序结构得到改善, 且随辐照注量增加, 碳纳米管的有序结构改善明显. 结构的改善主要是由于170 keV质子辐照碳纳米管所产生的位移效应导致缺陷重组. EPR分析表明, 随着辐照注量的增加, 碳纳米管薄膜内的非局域化电子减少. 利用四探针测试分析表明, 碳纳米管薄膜的导电性能变差, 这是由于170 keV质子辐照导致碳纳米管薄膜中的电子特性及形态发生改变. 本文研究结果有助于利用质子辐照对碳纳米管膜结构和性能进行调整, 从而制备出抗辐射的纳米电子器件.     

表面热处理研究石墨及含杂质单壁碳纳米管的C 1s X射线吸收谱

用表面敏感光电子能谱全电子产额模式(TEY)对石墨及含杂质单壁碳纳米管的C 1s X射线吸收谱进行了研究.在高真空里表面退火处理后,石墨C 1s X射线吸收谱中未占据π^{*和σ*态特征峰之间的小峰消失,证实此峰不是来自于一直被认为的所谓的类自由电子态,而来自于样品表面态,即表面结构扭曲或吸附气体所引起的结构变化.而且π*和σ*峰强度有明显的变化,提示着在研究不同纳米管未占据态的态密度对比研究中,原位温度处理是关键的.我们通过对含杂质不同单壁碳纳米管的态密度对比研究来说明这种处理过程的必要性.}     

碳纳米管/四针状纳米氧化锌复合涂层的电磁波吸收特性

以碳纳米管(CNT)和四针状纳米氧化锌(NT-ZnO)混合物作为吸收剂、环氧树脂(EP)为黏结剂制备吸波涂层,研究不同CNT和NT-ZnO含量对吸波性能的影响.采用三次刷涂后,发现当CNT含量达到12%,NT-ZnO的含量为8%、涂层厚度为1·5mm时,吸波涂层的最小反射率为-23·07dB,小于-10dB的吸波带宽为5GHz,涂层的面密度2kg/m2·复合涂层的吸波性能比纯CNT和纯NT-ZnO涂层有显著的提高,并对其吸波机理进行了分析.     

基于多层石墨膜的柔性热铰链换热性能研究

柔性热铰链以其优越的空间自适应和导热性能,在某些场景中具备取代传统均温板的巨大潜力。采用Peaceman-Rachford ADI迭代方法对温度场求解的结果与试验数据基本一致。在热流密度0.2 MW/m~2、传输距离150 mm的条件下,柔性热铰链的传热温差可控制在32 K以内。通过分析其温差的变化趋势,证明了长度尺寸和覆胶方案对各区域扩散特性的影响彼此独立;与增大宽度尺寸的方法相比,增加层叠数量对降低其热阻的效果更佳。最后提出层叠效率的概念,用于表征层叠数量增加对其换热效率的影响,为后续柔性热铰链的设计选型提供参考。     

多壁碳纳米管/壳聚糖多层膜修饰电极的电化学行为研究

采用新型分散方法制备了多壁碳纳米管/壳聚糖多层膜修饰玻碳电极,研究了在修饰剂总量相同的情况下,不同修饰层数膜电极的循环伏安、计时库仑曲线及电化学阻抗行为,并采用交流阻抗等效电路分析方法,对拟合的阻抗数据进行了解析。结果表明,电极的膜修饰层数的增加,不仅使膜层的缺陷增多,而且使电极的界面阻抗、溶液阻抗和电子转移阻抗明显减小,电极反应逐渐呈Warburg扩散阻抗特征,从而使电极的灵敏度和可逆性得到改善。     

PtMn/Co多层膜的磁光特性研究

采用磁控溅射法制备了一系列的Mn掺杂的PtMn/Co多层膜.通过测量得到的磁光常数和光学常 数,计算介电张量的对角元和非对角元,得到在掺杂较大时,克尔角的变化是由于介电张量 的非对角元引起的;在掺杂量较小时,克尔角的变化是由介电张量的对角元和非对角元以及 光学常数的变化引起的.     

氧化钨纳米线-单壁碳纳米管复合型气敏元件的室温NO2敏感性能与机理

利用溶剂热法合成了一维的氧化钨纳米线, 通过掺入适量单壁碳纳米管(SWNT)制备了基于氧化钨纳米线-SWNT 复合结构的室温气敏元件并评价了其对NO₂气体的室温敏感性能. 利用X射线与扫描电子显微镜表征了材料的微结构, 结果表明, 合成的氧化钨纳米线具有单斜的W₁₈O₄₉结构, 复合材料中SWNT被包埋在氧化钨纳米线中间. 气敏性能测试结果表明, 氧化钨纳米线-SWNT复合结构气敏元件在室温下对NO₂气体表现出了高的灵敏度和超快的响应特性; 较低的SWNT掺入量对获得好的气敏性能有利. 分析了基于复合结构材料气敏元件的可能的气敏机理, 认为元件良好的室温敏感性能与SWNT掺入在复合结构材料中引入大量的贯穿气孔和p-n异质结有关.     

Multilayer Film Assembly of Carbon Nanotubes

An approach to assemble multilayers of carbon nanotubes on a substrate is resented. Chemical vapor deposition using a transition metal catalyst formulation is used to grow the nanotubes. Results show a bilayer assembly of nanotubes each with a different density of tubes.     

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．     

Radiation Properties of Carbon Nanotubes Antenna at Terahertz/Infrared Range

The geometric structure and the terahertz/infrared radiation characteristics of carbon nanotubes dipole antenna arrays have been investigated by CST MICROWAVE STUDIO based on finite integral methods. In terahertz and infrared frequency span, the antenna properties such as electrical field distributions, scattering parameters, standing wave ratio, gain, and two dimension directivity patterns are discussed. Our results show that N × N antenna arrays have higher radiation efficiency than single carbon nanotube dipole antenna. This work was supported by National Natural Science Foundation of China (60571026, 10396160).     

基于碳纳米管的柔性平面微型超级电容器

超薄电子器件的蓬勃发展和日益增长的人性化需求极大促进了可穿戴柔性微器件的发展,但是沉积电极材料在柔性基板上的技术仍处于起步阶段. 本文通过结合四面体制备器辅助涂层法和激光切割叉指构型技术,大规模地将碳纳米管沉积到商用印刷纸上作为电极,切割组装获得了柔性对称微型超级电容器. 制得的微型超级电容器的电化学性能可以通过简单地选择不同的四面体制备器模型制备不同厚度的碳纳米管薄膜进行调控. 优化获得的碳纳米管薄膜基微型超级电容器在0.02 mA的电流下,具有高达4.56 mF/cm²的面电容. 微型超级电容器经过连续10000次循环,器件的性能仍然可以保持接近100%. 四面体制备器辅助涂层方法和激光切割叉指构型技术为制备经济的微电子器件提供了新的视角. 附着碳纳米管的纸电极实现了可调控的面电容,在未来制备平面构型的不对称微超级电容器方面展示了广阔的应用前景.     

Ni/Au层对碳纳米管薄膜强流脉冲发射稳定性的影响

采用酞菁铁高温裂解法在镀有镍金缓冲层的硅基底上生长了碳纳米管薄膜(Ni/Au-CNT),并采用二极结构在相同的主Marx电压下研究了其强流脉冲发射稳定性.结果表明:在脉冲电压峰值为1.60～1.74 MV(对应的脉冲电场峰值为11.43～12.43 V/μm)时,Ni/Au-CNT薄膜首次发射的电流峰值可达331.2A;Ni/Au层不仅能提高CNT薄膜的强流脉冲发射电流峰值,还能提高其发射稳定性;当冷阴极重复脉冲发射7次时,Ni/Au-CNT的脉冲电流峰值衰减到初值的72％,而Ni-CNT和Si-CNT脉冲电流峰值分别衰减到初值的62％和32％.     

Composition Dependent Magnetic Properties of Ni-Co-P Coated Carbon Nanotubes

用化学镀方法在碳纳米管表面沉积了具有不同镍/钴成分配比的镍钴磷合金层．讨论了Co²⁺与Ni²⁺的浓度比、镀液温度、pH值对沉积速率的影响．并利用场发射扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪、能谱仪和磁性测量仪对镍钴磷包覆碳纳米管进行了系统的结构和性能表征．结果表明：当镀液中Co²⁺与Ni²⁺的浓度比为1,pH值为9时沉积速率最大;镀液温度的升高会使沉积速率增大．磁性测试结果显示碳纳米管表面镀覆Ni-Co-P镀层后,其磁性能对镀层中的Ni、Co相对含量有强烈的依赖性．当Co²⁺: Ni²⁺=2:1时,饱和磁化强度最大．矫顽力分别在Co²⁺: Ni²⁺=1:2和Co²⁺: Ni²⁺=4:1时有2个峰值; 而磁导率分别在Co²⁺: Ni²⁺=1:4和Co²⁺: Ni²⁺=4:1时有2个峰值．     

纳米碳管的制备及其场发射性能研究

将Ni(NO3)2-Mg(NO3)2体系作为催化剂前驱体,在不同气源比例下用CVD催化裂解法制备纳米碳管,用SEM、TEM和喇曼光谱对其进行了表征和分析,制备出完整性好的纳米碳管.再用两种工艺和配方制备其场发射阴极,对阴极样品进行了场发射性能测试.结果表明,经过氢处理在Si基上制备的CNT阴极发光效果好,且具有良好的场发射性能.     

一种用于碳纳米管模拟的分子结构力学方法

提出一种基于分子力学的分子结构力学方法,该方法用分子力学中的力场势能函数表述系统的势能,从能量原理出发,在小变形假设的基础上建立系统方程．基于此方法,模拟了单壁碳纳米管的拉伸特性,得到碳纳米管弹性模量的尺度依赖性关系．在碳纳米管的弯曲分析中,将计算结果和材料力学中的理论结果进行了比较,发现随着碳纳米管半径的增大,计算结果与理论值趋于一致．     

碳纳米管的热解法制备、电子显微镜观察及拉曼光谱研究

以二茂铁和二甲苯为原料在Ar和H2 气氛中不同温度下热解制备出了不同直径分布的碳纳米管。在 740℃、780℃、82 0℃和 880℃下制备出的碳纳米管的外径分布分别为 1 7-80nm、2 0 - 73nm、40 - 70nm、1 7- 2 7nm。拉曼光谱和透射电子显微镜 (TEM )观察表明 ,在82 0℃下制备的碳纳米管晶形最完整