固体碳的新形态——碳纳米管

微小，5万个并排起来才有人的一根头发那么宽。
　　
　　（2）复合材料碳纳米管复合材料的基体可用树脂、炭、金属和无机材料等。用碳纳米管材料增强的塑料，不仅力学性能优良，而且抗疲劳、抗蠕变、材料尺寸稳定；又由于磨擦系数小，故滑动性能好，与金属相比振动衰减性好；此外，它们还具有导电、耐蚀、屏蔽电波和X射线透过性好等优点。混凝土、水泥灰浆、水泥浆等水泥系列材料价格低廉、耐火、耐热、耐蚀性能优良，压缩强度也高，因此在土木、建筑、海洋工程工程方面被大量使用。但是它们是脆性材料，拉伸强度，抗弯强度，以及冲击强度都比较低。为了改善其力学性能，人们很早就研究、开发了一系列增强材料，但效果均不理想。碳纳米管水泥基体中有极高的稳定性，也不对环境造成不良影响。其耐冲击性也得到改善，由它制成的构件尺寸稳定，同时还具有防静电性和耐磨耗等性能。
　　
　　碳纳米管增强陶瓷复合材料具有较高强度，机械冲击性能、热冲击性能都得以改善，断裂韧性也大幅度提高。碳纳米管的端面由于碳五元环的存在，增强了它的反应活性，在外界高温和其他反应物质存在的条件下，很容易在端面处被打开，形成一个管子，极易被金属浸润，和金属形成金属基复合材料。这种材料具有高比强度、高比模量、耐高温、热膨胀系数小和抵抗热变性能强等一系列优异性能。
　　
　　（3）纳米电子器件由于碳纳米管壁能被某些化学反应所“溶解”，因此它们可以作为易于处理的模具。只要用金属灌满碳纳米管，然后把碳层腐蚀掉，即可得到纳米尺度的导线。目前，除此之外无其他可靠的方法来得到纳米尺度的金属导线。本法可进一步地缩小微电子技术的尺寸，从而达到纳米的尺度。
　　
　　理论计算表明，碳纳米管的电导取决于它们的直径和晶体结构。某些管径的碳纳米管是良好的导体，而另外一些管径的则可能是半导体。现在日本NEC公司的研究人员证实巴基管具有比普通石墨材料更好的导电性，因此碳纳米管不仅可用于制造纳米导线的模具，而且还能够用来制造导线本身。
　　
　　物理学家BroughtonJQ认为将来可以采用碳纳米管制造出分子水平的线圈筒、活塞和泵等微型零件来组装成微型引擎或其他装置，来恢复病体功能。利用碳纳米管的电子特性，可用来制作晶体管开头电路或微型传感器元件。它还可以做为锂离子电池的正极和负极，使电池寿命增长，充放电性能好。此外碳纳米管被认为是制造新一代平面显示屏极有希望的材料。
　　
　　（4）催化纤维和膜工业畔梁及其研究组将硫酸工业和石油化工中应用的重要的催化剂氧化钒灌注进或涂覆在碳纳米管上，氧化钒有时可以到达纳米管管壁的石墨层的间隙中。用氧把碳管氧化掉，就只剩下全部由氧化钒组成的超小型纤维，形状颇似纳米管。这种被制成纳米纤维的氧化钒，因其有极高的表面积，催化效果大大加强。除氧化钒外，碳纳米管还可作为其他金属和金属氧化物催化剂的载体，最大限度地提高催化剂的效率。碳纳米管“列阵”制成的取向膜，可被用作场发射器件，也可被制成滤膜，由于膜也为纳米级，可对某些分子和病毒进行过滤，从而使超滤膜进入一个崭新的天地。
　　
　　5．展望
　　
　　碳纳米管这一固体碳的发现，以及其本身所拥有的潜在优越性，决定了它无论在物理、化学还是材料科学界都将具有重大的发展前景。日本已组织了两个全国性的研究计划，分别由文部省和通产商业省负责。我国对此项研究虽然起步较晚，但发展很快。目前碳纳米化学方兴未艾，内容丰富，前景诱人，是现代化学的一片沃土。通过对碳纳米管的研究，必然带动相应学科的发展。
　　

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