无机碳材料的应用

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1、无机碳材料的发展现状摘要：在当今世界无机碳材料被广泛应用，纳米材料、碳纤维、碳纳米管等被高度关注，在高新技术中，纳米技术、碳纤维等对化学工业发展有着深远的影响，为化工新材料发展及其应用开辟了广阔的前景。Abstract:intoday'sworldofinorganiccarbonmaterialsarewidelyused,nanometermaterial,carbonfiber,carbonnanotubeswerehighlyconcernedabout,innewandhightechnology,nanotechnology,carbonfiberonthedevelopme

2、ntofchemicalindustryhasafar-reachinginfluence,forthechemicalnewmaterialdevelopmentandapplicationhasopenedupbroadprospects・Keywords:carbonnanotubecarbonfibercurrentsituationprospect一、碳纳米管1.1碳纳米管的特点碳纳米管(CNT)又名巴基管，是一种具有特殊结构(径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口)的一维量子材料。它是由单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷绕而成的无缝、中空的“微管

3、J每层由一个碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形组成的圆柱面。根据形成条件的不同，碳纳米管存在多壁碳纳米管(MWNTs)和单壁碳纳米管(SWNTs)两种形式。MWNTs一般由几层到几十层石墨片同轴卷绕构成，层间间距为0.34nm左右，其典型的直径和长度分别为2-30nm0.1-50

4、im.SWNTs由单层石墨片同轴卷绕构成，其侧面由碳原了六边形排列组成，两端由碳原了的五边形封顶。管径一般从10-20nm,长度一般可达数十微米，甚至长达20cm[2]o际应用已制成碳纳米管探针。碳纳米管中每个碳原子和相邻的三个碳原子相连，形成六角型网格结构,因此碳纳米管中的碳原子以s

5、p2杂化为主,但碳纳米管中六角型网格结构会产生一定的弯曲，形成空间拓扑结构，其中可形成一定的sp3杂化键[习。采用从头算方法，证明sp3结构可出现在sp2杂化的六边形网格中⑷，并在原子力显微镜的观察中也发现碳纳米管中碳原子所形成的。键会产生弯曲，因此。键具有部分p轨道特征,Ji轨道具有部分s轨道特征，形成的化学键同时具有sp2和sp3混合杂化状态,所以碳纳米管中的碳原子以sp2杂化为主，但包含一定比例的sp3杂化，直径较小的单壁碳纳米管，曲率较大，因此sp3杂化的比例也大。随着碳纳米管直径的增加,sp3杂化的比例逐渐减少⑴。碳纳米管发牛.形变时，同样也会改变sp2和sp3杂化的比例1.2

6、碳纳米管的应用现状1.2.1碳纳米管不要再为手机电量不足伤神美国麻省理工学院的研究人员发现在锂电池正极中使用含碳纳米管材料，获得的充电效率及蓄电能力远比目前最高端的锂电池更优良。该电池电极组装采用层叠技术，正极由无添加剂、高密度和功能化多壁碳纳米管组成，负极为锂钛氧化物，电池电极厚度仅为儿微米该锂电池单位重量的能量输出比传统的电化学电容器要高出5倍，功率输出比传统的锂离子电池高出10倍，循环使用寿命超过数千次，说明含碳纳米管电池拥有比锂电池更长的使用寿命该新型锂电池对于使用智能手机等便携式电子产品的用户来说，无疑是个好消息，但冃前这种含碳纳米管电池仍处于实验室研发阶段制约这种新型电池普及

7、的主要原因在于，含碳纳米管基板在制成电池电极之前需要在两种不同的电池溶解液中浸泡，而这一工艺极其费时目前提出的最可行的解决方法是通过向含碳纳米管基板喷洒可替代性物质，取代在电池溶解液中浸泡的耗时过程虽然这种电极起初可用于小型便携式设备，但进一步的研究也将用于较大型设备，如汽车相信这种含碳纳米管电池不久即可上市，届时使用智能手机的用户将不再为手机电量不够等问题而费神。（科学时报）1.2.2碳纳米管掺杂激光隐身涂层隐身技术是近年来备受瞩目的重大军事技术之一，按照使用的探测波可分为可见光隐身、雷达波隐身、红外隐身和激光隐身等。激光隐身技术即釆用降低目标与其背景在入射激光波段上反射或辐射特性的差

8、别，以达到降低目标被探测发现的概率，或缩短被探测发现距离的综合技术…。碳纳米管具有的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应和许多特性，决定了碳纳米管具有强烈的吸收性能和特殊的光学性能,Grado—CafaroMA从量子理论的角度计算了无序系统中碳纳米管的吸收系数；ZhangYong等使用波长为1・06m的Nd；YAG激光器和波长为10・6m的CO：激光器作为辐照源照射阵列多壁碳纳米管，出现了光致发光现象，将红外光转化为