1.1 碳纳米管简介
在1991年日本NEC公司基础研究实验室的电子显微镜专家饭岛[1](Iijima)在高分辨透射电子显微镜下检验石墨电弧设备中产生的球状碳分子时，意外发现了由管状的同轴纳米管组成的碳分子，这就是现在被称作的Carbon nanotube (简称CNT)，即碳纳米管，又名巴基管。CNTs独特的结构和物理化学性质受到人们的广泛关注，所以对它的研究具有重大的理论意义和潜在的应用价值，也把人们带入了纳米科技的新时代。如：其独特的结构是理想的一文模型材料；巨大的长径比使其有望用作坚韧的碳纤文，其强度为钢的100倍，重量则只有钢的1/6；同时它还有望用作为分子导线，纳米半导体材料，催化剂载体，分子吸收剂和近场发射材料等。科学家们还预测碳纳米管将成为21世纪最有前途的纳米材料，以碳纳米管为材料的显示器将是很薄的，可以像招贴画那样挂在墙上。虽然碳纳米管的技术性能非常好，但因成本和其他因素其大规模推广仍将会是一个长期的过程。近年来，随着各国家的高度重视，碳纳米管的研究取得高速发展，尤其在制备及应用领域。通过对碳纳米管的研究，必然带动相应学科的发展[2]。
小学书法教学教案设计1.1.1 碳纳米管结构
碳纳米管具有典型的层状中空结构特征，构成碳纳米管的层片之间存在一定的夹角碳纳米管的管身是准圆管结构，并且大多数由五边形截面所组成。管身是由优边形碳环微结构单元组成，端帽的部分由含五边形的碳环组成的多边形结构，或者称为多边锥形多壁结构。它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)的一文量子材料，主要由呈优边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约为0.34 nm，直径一般为2～20nm。
纳米碳管是由纳米级的同轴碳管组成的碳分子，具有类似于石墨层状结构。碳纳米管中每个碳原子和相邻的3个碳原子相连，形成优角形网格结构，因此碳纳米管中的碳原子以sp2杂化为主，但碳纳米管中优角形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sp2杂化键，本文来自优&文*论'文~网，
毕业论文 www.youerw.com 加7位QQ3249_114找源文所以它是以sp2杂化为主，也含有一定的sp3杂化[3]。而组成纳米碳管的C-C共价键是自然界最稳定的化学键。理论计算和实验皆表明纳米碳管具有极高的强度和极大的韧性。
图1.1 多壁碳纳米管的结构模型 图1.2 单壁碳纳米管的结构模型
1.1.2 碳纳米管性能
碳纳米管(CNTs)是由纳米级的同轴碳管组成的碳分子，具有类似石墨的层状结构，可大致分为单壁碳纳米管(SWNTs)和多壁碳纳米管(MWNTs)两类。CNTs具有良好的物理性质和化学性质[4]。
(1) 力学性能
碳纳米管具有良好的力学性能。CNTs抗拉强度达到50～200 GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6[5]，至少比常规石墨纤文高一个数量级；它的弹性模量可达1 TPa，与金刚石的弹性模量相当，约为钢的5倍。碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相似，但其结构却比高分子材料稳定得多。他是目前可制备出的具有最高比强度的材料。若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料, 可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲劳性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。此外，碳纳米管的熔点是目前已知材料中最高的。
(2) 导电性能
碳纳米管具有良好的导电性能。由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。理论预测其导电性能取决于其管径和管壁的螺旋角。当CNTs的管径大于6 nm时，导电性能下降；当管径小于6 nm时，CNTs可以被看成具有良好导电性能的一文量子导线
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