不同参数多壁碳纳米管太赫兹谱特性

探索不同管径和长度的多壁碳纳米管（MWCNT）的太赫兹（THz）谱特性,采用透射型太赫兹时域光谱系统研究了5个不同管径和长度的MWCNT样品的太赫兹吸收谱和折射率谱,并对比和分析了它们的差异。结果表明：在0.2～2.0 THz内,多壁碳纳米管太赫兹吸收没有特征吸收峰,吸收强度随着频率的增加而增加,并可以拟合为不同斜率的直线,且MWCNT在THz波段的吸收强度与管径和长度成正比。折射率随着频率的增加呈指数衰减,同时,管径是影响其折射率的一个重要因素,而长度对其影响不大。     

不同参数多壁碳纳米管太赫兹谱特性

探索不同管径和长度的多壁碳纳米管(MWCNT)的太赫兹(THz)谱特性,采用透射型太赫兹时域光谱系统研究了5个不同管径和长度的MWCNT样品的太赫兹吸收谱和折射率谱,并对比和分析了它们的差异。结果表明:在0.2~2.0THz内,多壁碳纳米管太赫兹吸收没有特征吸收峰,吸收强度随着频率的增加而增加,并可以拟合为不同斜率的直线,且MWCNT在THz波段的吸收强度与管径和长度成正比。折射率随着频率的增加呈指数衰减,同时,管径是影响其折射率的一个重要因素,而长度对其影响不大。     

碳纳米管辐射太赫兹波的理论分析与数值验证

基于简单紧束缚方法理论,利用一维碳纳米管的量子化周期边界条件得到了碳纳米管的电子能级结构关系.并结合已报道的碳纳米管中电子与声子相互作用的实验结果,得到了碳纳米管能够辐射太赫兹波的结论.通过数值结果验证了碳纳米管在外场作用下能够产生太赫兹波,并对数值计算结果中太赫兹波的振荡现象给予合理的解释.其结果为进行碳纳米管产生太赫兹辐射的实验研究提供深入的理论基础. 关键词： 太赫兹波 碳纳米管     

基于纳观域碳纳米管的太赫兹波天线研究

基于碳纳米管独特的结构特点建立了以其为基础的Pocklington积分方程,并设计了一种全新的碳纳米管太赫兹(THz)波天线.数值仿真和理论计算结果表明,碳纳米管能够产生高频THz电磁辐射,半波长为60μm、半径为2.712nm的单壁碳纳米管偶极天线在-10dB反射系数以下可以实现2.5THz与7.6THz的双频带工作,带宽分别为8.4%与2.7%,由其构成的纳米管天线阵可以获得10.3dB的高增益特性.所得结果有助于在纳观域开展高频THz波辐射源及天线的研究与设计. 关键词： 太赫兹波 碳纳米管 天线 辐射源     

碳纳米管薄膜周期结构的太赫兹表面等离子波特性研究

在获得太赫兹波段碳纳米管薄膜的介电特性基础上,利用数值THz时域光谱技术研究了碳纳米管薄膜栅周期结构的表面等离子激元的传播特性和局域化现象. 研究结果表明,在栅周期为168 μm时,频率在0.5-2.5 THz之间出现两个等离子模式的共振峰值,分别位于0.99 THz和1.95 THz,这与理论计算结果相符合. 数值计算的表面等离子激元传播距离与理论预测值相一致,达到了146 μm. 此外,分析了栅厚度与栅宽度变化对表面等离子波特性的影响. 关键词： 太赫兹 碳纳米管 表面等离子波     

牙本质龋的太赫兹成像研究

牙本质龋与牙髓感染状态及活力密切相关,龋损深度则决定临床治疗方案,但目前牙本质龋的检测及诊断方法如：视诊、探诊容易受到主观因素影响;X线辅助检查对龋病灵敏度低等,都有一定缺陷,可靠性及有效性仍有待提高。太赫兹时域光谱可以利用不同的物理参数成像,在牙本质龋在体、无损检测方面有较大应用潜力。为探索牙本质龋损的太赫兹光谱图像开展本研究。实验通过搭建透射、反射式扫描太赫兹平台,对15枚含牙本质龋离体牙磨片扫描,通过数据二维重构,获得了不同参数的太赫兹透射和反射图像,再将太赫兹图像与实验室研究龋病的光镜图像与X线图像对比、拟合并进行光镜下、太赫兹图像下龋损面积评价。结果表明：太赫兹图像与光镜图像相符,较X线图像灵敏度更高。反射模式下由于太赫兹反射信号较弱,使得样品厚度,表面粗糙程度以及系统噪声对实验结果影响较大,图像仅能辨识样本轮廓,不能用于区分牙釉质、牙本质及牙本质龋。透射模式下的频域1.4 THz相位差成像、时域信号最小值对应的时间成像都能区分牙釉质,牙本质和牙本质龋,可以用来鉴别三者,其中最小值对应的时间成像效果最佳。对光镜下测得牙本质龋损面积与太赫兹透射模式下的时域信号最小值对应的时间图...     

多壁碳纳米管阵列场发射研究

研究了Ar离子束轰击及温度对多壁碳纳米管阵列场发射性能的影响.经Ar离子轰击35min后，发现阵列顶端的Fe催化剂颗粒明显减少，弯曲的顶部被轰击掉，使碳纳米管的场发射电流明显减小而场发射像无明显改变.温度的增加引起碳纳米管的场发射电流也随之增加.还研 究了在透明阳极技术中涂在阳极的荧光粉对场发射电流的影响.对同一碳纳米管阵列样品，发现涂有荧光粉的透明阳极使测量到的场发射电流大幅度减小，只是未涂荧光粉阳极电流的 1/30左右.直接用二氧化锡导电膜作阳极时，测得样品的开启场强为1.0V/μm.沉积了荧光粉的二 关键词： 多壁碳纳米管 场发射     

太赫兹科学与技术研究回顾

太赫兹光谱系统利用远红外辐射获得分子的某些光谱信息，这些信息在电磁谱的其他波段中是很难得到的．材料的研究是现代太赫兹系统中的重要的组成部分，一方面因为新的、大功率的太赫兹光源极大地依赖于如量子级联结构一类的新材料；另一方面，太赫兹的光谱和成像技术也为扩展诸如半导体和生物有机分子等材料的应用提供了一个有力的工具．     

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。     

碳纳米管光混频器产生太赫兹功率的理论分析

以光混频器电路模型为基础,理论分析了碳纳米管(CNT)材料光混频器产生太赫兹功率的大小.通过对光混频器电导、天线的阻抗和外加偏置电压的模拟结果表明:提高光混频器电导、天线阻抗和外加偏置电压都能够提高输出太赫兹波功率,在小信号输入条件下,输出功率理论上能够达到数十微瓦.     

不同参数多壁碳纳米管的拉曼光谱研究

拉曼光谱是进行碳材料结构与性质研究的有力手段,为了研究多壁碳纳米管(MWCNT)的管径和长度对其拉曼光学性质的影响,本研究对一系列不同管径和长度的多壁碳纳米管进行拉曼光谱的测试和分析。研究发现: 与高取向的石墨相比,多壁碳纳米管一阶拉曼光谱的G峰中心和D峰中心都会向低波数发生不同程度的红移;MWCNT两个主要特征峰(G峰和D峰)峰强在其他条件相同的情况下,与MWCNT的管径成正比,与长度成反比;G峰的频移与MWCNT的管径和长度两个因素密切相关,与管径成反比关系(这与单壁碳纳米管的径向呼吸模有着一致的结果),与管长成正比关系,而D 峰的频移受MWCNT的管径和长度的影响很弱,并对此现象进行了初步分析。在此基础上,我们以MWCNT的长径比为横坐标,G峰频移为纵坐标作图,进行线性拟合,得到了G峰频移与长径比成一定的线性递增关系。采用同样的分析方法,我们将G峰和D峰强度分别对MWCNT的长径比作图,进行线性拟合,得到了G峰和D峰强度分别与MWCNT的长径比成一定的线性递减关系。     

PEO接枝多壁碳纳米管的固体NMR研究

合成了一种聚氧乙烯（PEO）接枝多壁碳纳米管（MWNT）,利用固体NMR研究了接枝在MWNT表面的PEO链的聚集态结构. 实验观察到了MWNT的NMR信号, 并发现PEO的聚集态结构为非晶,这些现象说明PEO的醚氧原子中的n电子与MWNT上π体系中的电子之间存在着一种n-π相互作用,正是这种作用使得PEO不能结晶.     

Rheological and Mechanical Characterization of Multi-Walled Carbon Nanotubes/Polypropylene Nanocomposites

The rheology and morphology of multi-walled carbon nanotube (MWNT)/polypropylene (PP) nanocomposites prepared via melt blending was investigated. The minor phase content of MWNT varied between 0.25 and 8 wt%. From morphological studies using a scanning electron microscopy technique a good dispersion of carbon nanotubes in the PP matrix was observed. The rheological studies were performed by a capillary rheometer, and mechanical properties of the nanocomposites were studied using a tensile and flexural tester. Both PP and its nanocomposites showed non-Newtonian behavior. At low shear rates the addition of MWNT content causes an increase in viscosity; however, viscosity is less sensitive to addition of MWNT content at higher shear rates. Flow activation energy for the nanocomposites was calculated using an Arrhenius type equation. From this calculation it was concluded that the temperature sensitivity of nanocomposites was increased by increasing of nanotube content. An increase in tensile and flexural moduli and Izod impact strength was also observed by increasing the MWNT content. From rheological and mechanical tests it was concluded that the mechanical and rheological percolation threshold is at 1.5 wt%.     

钾掺杂多壁纳米碳管储氢性能研究

使用自制的钴催化裂解碳氢气法制备多壁纳米碳管 ,并对其进行退火、掺杂等一系列预处理 ,然后使用高压高纯氢源 ,在中压 (12MPa)和室温条件下 ,进行钾掺杂多壁纳米碳管的储氢性能实验 .结果表明 :预处理对纳米碳管的储氢性能有很大影响 .实验条件下 ,经过氮气退火 ,并在 1.0mol/L硝酸钾溶液中掺杂的多壁纳米碳管吸氢量最大 (H/C质量分数为 3.2 % ) .上述样品在室温下的放氢量一般不超过其吸氢量的 5 0 .8% .     

关于碳纳米管反常反斯托克斯拉曼(AASR)光谱现象的研究

在碳纳米管中观察到了反常反斯托克斯拉曼（ＡＡＳＲ）光谱现象,并发现ＡＡＳＲ现象与碳纳米管的管层数和碳材料的片层样结构无关,因而揣测它可能只与碳纳米管的管状结构有联系。     

再生纤维素太赫兹光谱的实验与理论研究

采用低温溶解法制备了再生纤维素膜, 运用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和X射线衍射仪对所制薄膜进行形貌和晶型表征。在此基础上, 结合太赫兹时域光谱和傅里叶变换红外光谱技术, 测量了再生纤维素膜的太赫兹光谱。据此, 详细指认了再生纤维素在太赫兹波段的特征峰, 指出再生纤维素的太赫兹透过率随波数的减少而增大的现象是由其无定形部分所导致。通过比较再生纤维素和脱脂棉在100～700 cm-1的光谱特性, 发现两者具有相似的峰形,但再生纤维素在此波段的特征峰相对于脱脂棉特征峰发生了不同程度的蓝移。据此, 提出了鉴别纤维素Ⅱ和纤维素Ⅰ_β同质异晶体的一种新方法。重要的是, 还采用CASTEP对纤维素Ⅱ晶体进行结构优化及光谱的理论研究, 并对再生纤维素的太赫兹特征峰进行了系统的归属。理论计算结果表明,再生纤维素在42和54 cm-1处的太赫兹特征峰分别是由平移振动和转动的晶格振动模式引起, 而位于68～238 cm-1间的太赫兹特征峰则与—CH₂OH基团的扭绞振动以及C—H及O—H的变形振动相关。此外, 351～583 cm-1范围内的吸收峰与C—O—C及吡喃环的骨架振动相关, 而611和670 cm-1两处的吸收峰则主要源于O—H的面外弯曲振动。结果不仅揭示了再生纤维素的物质结构与太赫兹光谱间的联系, 也为理论上研究部分结晶的聚合物及生物有机大分子等的太赫兹响应的物理原理提供了参考。     

固相果糖的太赫兹及红外特征吸收谱研究

果糖是一种常见于蜂蜜和多种植物中的简单酮糖,属于三种可食用单糖之一,可与葡萄糖结合形成双糖蔗糖。纯净的果糖常温呈白色晶体状,具有甜度高、升糖指数低等优点,广泛应用于食品行业。截止目前,由于针对固相果糖的太赫兹和红外特征吸收谱研究大多局限于单纯的实验测试或者基于单分子理论计算,缺乏较为系统完善的研究,因此从理论和实验上系统研究了固相果糖的太赫兹特征吸收谱及红外特征吸收谱,首次报道了固相果糖在频谱大于3.0 THz以外的特征吸收峰的实验值,采用基于单分子的MP2和B3LYP泛函以及基于晶胞的PBE和PW91交换相关泛函计算获得了固相果糖太赫兹及红外特征吸收谱,并与实验获得的固相果糖太赫兹及红外特征吸收谱进行了比对分析,发现基于晶胞的PBE和PW91交换相关泛函计算结果与实验获得的果糖太赫兹特征吸收峰更相符,表明固相果糖在0.1～4.0 THz的大多数太赫兹特征吸收峰源自分子间相互作用而非分子内相互作用,揭示了果糖分子周围环境对果糖振动模式的显著影响。     

有机官能团的太赫兹光谱特征研究

采用傅里叶远红外光谱仪(FTIR),在室温条件下测量了多种饱和直链有机小分子的太赫兹光谱。测试结果显示,有机官能团的差异导致有机物的太赫兹光谱特征显著不同。其中,有机物的晶格振动吸收峰和分子间氢键的振动吸收峰分别位于太赫兹高频和低频波段。而且,饱和直链一元醇的—OH官能团产生的分子间氢键的特征峰位于57 cm-1,而三十烷酸的—COOH官能团产生的分子间氢键的特征峰则位于74 cm-1。分子间氢键使三十烷醇和三十烷酸对太赫兹辐射的吸收能力明显地强于三十烷烃。相比于三十烷醇,三十烷酸的太赫兹特征峰还发生有规律的红移和蓝移现象。此外,还采用密度泛函理论B3LYP/6-311G(d, p)基组对饱和直链烷烃、烷醇和烷酸的太赫兹光谱进行了仿真计算,发现分子间氢键作用越强的有机物的单体分子的仿真结果与实测光谱的吻合程度越低。二聚体结构的仿真结果与实测光谱的吻合程度明显地高于单分子结构。研究结果对利用FTIR研究其他有机官能团的太赫兹光谱特征、探索有机分子内部的振动模式、探究有机物太赫兹响应的物理原理及器件应用等具有重要意义。     

基于碳纳米管场致发射的电子枪的初步研究

给出了基于碳纳米管场致发射电子枪的初步研究结果. 碳纳米管场致发射试验证明碳纳米管是一种很好的场致发射材料. 试验中, 在极间场强2.7MV/m的情况下得到的电流发射密度为0.5mA/cm².     

刻线镍膜上沉积的碳纳米管场发射特性

利用微波等离子体化学气相沉积(MWPCVD)方法,在刻线的镍膜上沉积碳纳米管膜。通过SEM和拉曼光谱表征,讨论了催化剂厚度、制备温度、反应时间以及甲烷浓度对碳纳米管场发射的影响。结果表明：不同条件下制备的碳纳米管的场发射性能有很大差异,保持氢气的流量(100sccm)不变,当甲烷流量为5sccm、生长时间为5min、催化剂膜厚为150nm、温度为700～800℃时,场发射性能最好,开启场强为1．3V／um,最大发射电流达到6．8mA／cm^3。