发布时间 : 星期日 文章纳米碳管研究进展及其应用更新完毕开始阅读c2a8db2c0066f5335a812176
图四：电弧放电法制备碳纳米管设备简图
1-阴极接头；2-阴极；3-阳极；4-阳极接头；5-线性进给装置 6．碳纳米管国内外现状及进展 6．1．国内碳纳米管现状及进展
厦门大学碳纳米管的研究出新突破，厦门大学化学系博士生导师张鸿斌及其研究集体已制成小而均匀管径的碳纳米管，居国内领先水平；我国合成出世界最长碳纳米管；北大纳米研究获重大突破；南京大学纳米科技中心成立；香港研究纳米材料获成果；清华大学范守善小组发展了一种以碳纳米管为基生长碳化物纳米棒的新方法；中科院金属所合成高质量碳纳米材料，使我国新型储氢材料研究跃上世界先进水平；2000年中科院金属所发现纳米金属超塑延展性。同年，我国首次利用碳纳米管研制处新一代的显示器产品，标志着我国在碳纳米管应用上取得重大突破，并标志着我国进入碳纳米管发射研究领域的世界先进水平。 我国科学家在纳米管和其他功能纳米材料研究方面，取得了具有重要影响的7项成果，先后在美国《自然》，英国《科学》等国际科学杂志上发表了4篇文章，引起国际科技界很大关注。国内碳纳米管研究方向有：（1）大面积定向碳管阵列合成；（2）超长碳纳米管制备；（3）氮化稼纳米棒制备；（4）硅衬底上的碳纳米管阵列。
6．2．国外碳纳米管现状及进展
从近期的美国《科学索引》核心期刊发表的论文数分析，我国的论文总数继美、日、德以后，位于第四位；美国和日本处于主导地位，德国、英国、法国和我国紧随其后。总体来说相差不大，在某些方面各具有一定的优势。美国把纳米材料视为下一次工业革命的核心。目前，国际上对碳纳米管的研究方兴未艾。美
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国佐治亚工学院王中林教授等对碳纳米管进行了大量的研究，发现了许多新科学的现象，并发现了世界上最小的秤：纳米秤。日本东北大学的研究人员制成铂填充的碳纳米管。日本最近设立了纳米材料研究中心，把纳米材料列入新的五年计划。赖斯大学的纳米管研究小组发现环形碳纳米管，Bullafo大学的研究人员报道了在玻璃上规则排列碳纳米管。德国制成直径１纳米的碳纳米管，在1993年提出今后10年重点发展的9个关键技术领域，纳米技术涉及到其中4个领域。 英国也制定了纳米技术的研究计划，在机械、光学、电子学等领域选定了8个项目进行研究。法国拟兴建纳米技术中心，并计划在2004年正式运转。
虽然我国科学家在“超级纤维”碳纳米管等个别工作走在了世界的最前沿。但我国在纳米科技领域的总体水平与美、日、欧相比，差距还是很大。相信通过中国科学家们的共同努力，我国的纳米技术的研究与发展会上升到一个新水平。 7．纳米碳管的应用 7．1．作为复合材料
由于碳纳米管具有优良的电学和力学性能，被认为是复合材料的理想添加相。碳纳米管作为加强相和导电相，在纳米复合材料领域有着巨大的应用潜力。碳纳米管聚合物复合材料是第一个已得到工业应用的碳纳米管复合材料。由于添加了电导性能优异的碳纳米管，使得绝缘的聚合物获得优良的导电性能。 7.2. 作为电化学器件
碳纳米管具有非常高的表面积比，根据直径和分散程度不同，碳纳米管的比表面积在250~3000m/g，加之优异的导电性能和良好的机械性能，碳纳米管是电化学领域所需的理想材料，是用做制造电化学双层电容器超级电容器电极的理想材料。
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7．3．作为氢气存储的材料
碳纳米管储氢（如图五）是具有很大发展潜力的应用领域之一。室温常压，下约三分之二的氢能从碳纳米管释放出来，而且可被反复使用。碳纳米管储氢材料在燃料电池系统中用于储氢气存储，对电动汽车的发展具有非常重要的意义。可取代现用高压氢气罐，提高电动汽车安全性。研究室碳纳米管储氢以取得许多研究成果，分别获得了单壁碳纳米管4.2 w/%，锂掺杂多壁碳纳米管20 w/ %，钾掺杂多壁碳纳米管14 w/ % 的储氢效果。
图五：碳纳米储氢实验装置图
1-氢气瓶；2-减压阀；3-氢气净化器；4-压力变送器；5-样品室； 6-电脑；7.-加热恒温套；8-气体测量器瓶；9-真空泵 7．4．作催化剂载体
碳纳米管由于尺寸小比表面积大表面的键态和颗粒内部不同表面原子配位不全等导致表面的活性位置增加是理想的催化剂载体材料碳纳米管作为催化剂载体材料的研究主要集中在活性组分负载于碳纳米管的方法碳纳米管的电学性能对催化的影响碳纳米管独特的管腔结构对催化的影响碳纳米管的储氢性能对催化的影响等方面。 7．5．作场发射装置
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学术和工业界对碳纳米管电子器件的研究主要集中在场发射管（电子枪），其主要可应用在场发射平板显示器（FED）、荧光灯、气体放电管和微波发生器。碳纳米管平板显示器是最具诱人应用潜力和商业价值的领域之一。 7．6．作场效应晶体管
碳纳米管场效应晶体管的研制成功有力地证实了碳纳米管作为硅芯片继承者的可行性。尤其是目前，在科学家再也无法通过缩小硅芯片的尺寸来提高芯片速度的情况下，纳米管的作用将更为突出。 7．7．制新型太阳能电池
美国科学家利用纳米碳管制作出新型太阳能电池，在吸收等量的光子下能产生更多的光电流，其效能将优于现行的光伏电池。他们证明纳米碳管做成的光二极管(photodiode)吸收一个光子能产生多组电子空穴对(electron- holepair)，不像传统的光二极管只能产生一组。康乃尔大学参与这项研究的Nathan Gabor表示，这项技术若能应用于大尺寸的太阳能电池，势必能突破以往转换效率的限制。
7．8．纳米碳管电池电量高于锂电池五倍
美国麻省理工学院（MIT）的研究人员开发出一种利用正极涂层碳纳米管构建新特性锂离子电容和电池的方法，该技术在含氧化学物质中加入纳米碳管涂层，并与锂元素一起大面积产生电流。这种电池构造能够存储大约现有锂电池的5倍电量，并且还能提高放电能力，取得最佳性能，今后的电动汽车将有望采用这种大容量，高效率的产品。 7．9．纳米碳管独特的催化性能
组装到纳米碳管管道内的金属铑（Rh）和锰（Mn）纳米粒子，作为合成气（一
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