碳纳米管及其应用研究(2)
作者:佚名; 更新时间:2013-10-16

        4.3 良好的热学性能 一维管具有非常大的长径比,因而大量热是沿着长度方向传递的,通过合适的取向,这种管子可以合成高各向异性材料。虽然在管轴平行方向的热交换性能很高,但在其垂直方向的热交换性能较低。纳米管的横向尺寸比多数在室温至150℃电介质的品格振动波长大一个量级,这使得弥散的纳米管在散布声子界面的形成中是有效的,同时降低了导热性能。适当排列碳纳米管可得到非常高的各向异性热传导材料。 
        4.4 优良的储氢性能 碳纳米管的中空结构,以及较石墨(0.335nm)略大的层间距(0.343nm),是具有更加优良的储氢性能,也成为科学家们关注的焦点。1997年,信捷职称论文写作发表网,A. C. Dillon对单壁碳纳米管(SWNT)的储氢性能做了研究,SWNT在0℃时,储氢量达到了5%。DeLuchi指出:一辆燃料机车行驶500km,消耗约31kg的氢气,以现有的油箱来推算,需要氢气储存的重量和体积能量密度达到65%和62kg/m3。这两个结果大大增加了人们对碳纳米管储氢应用前景的希望。
        5 碳纳米管的应用
        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。
        5.1 电化学器件 碳纳米管具有非常高的比表面积、导电性能和良好的机械性能,是电化学领域所需的理想材料。碳纳米管电容器具有非常好的放电性能,能在几毫秒的时间内将所存储的能量全部放出,这一优越性能已在混合电力汽车中开始实验使用。由于可在瞬间释放巨大电流,为汽车瞬间加速提供能量,同时也可用于风力发电系统稳定电压和小型太阳能发电系统的能量存储。锂离子电池是碳纳米管应用研究领域之一。碳纳米管锂离子电池容量大,放电速度快,充放电容量达到1000mA.h/g,大大高于石墨(372mA.h/g)和球磨石墨粉(708mA.h/g)。
        5.2 氢气存储 碳纳米管储氢是具有很大发展潜力的应用领域之一,室温常压下,约2/3的氢能从碳纳米管中释放出来,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。
        5.3 场发射装置 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。
        5.4 碳纳米管场效应晶体管 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。
        5.5 催化剂载体[3]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。
        5.6 碳纳米管修饰电极 碳纳米管对生物分子活性中心的电子传递具有促进作用,能够提高酶分子的相对活性。与其它碳电极相比,碳纳米管电极由于其独特的电子特性和表面微结构,可以大大提高电子的传递速度,表现出优良的电化学性能。蔡称心等[4]报道了HRP在碳纳米管(CNT)修饰GC电极表面的固定及直接电化学。尹峰等[5]将多壁碳纳米管和聚丙烯胺层层自组装制得葡萄糖生物传感器,其灵敏度高,抗干扰能力强。
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