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小木蟲論壇-學術科研互動平臺 » 材料區(qū) » 微米和納米 » 合成表征 » 【分享】碳納米管陣列雙螺旋研究獲進展
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yexuqing木蟲之王 (文學泰斗)
太陽系系主任
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【分享】碳納米管陣列雙螺旋研究獲進展 已有4人參與
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碳納米管陣列雙螺旋研究獲進展 來源:科學網(wǎng)  圖1 (A)雙壁/多壁碳納米管陣列的雙螺旋結構的合成策略；(B)單壁碳納米管陣列的雙螺旋結構的合成策略 將碳納米管纏繞形成螺旋結構，可以使其在電學、力學、磁學等領域表現(xiàn)出奇特的性能。例如通過調(diào)節(jié)螺旋碳納米管的扭曲度，可使其體現(xiàn)為半導體性或金屬性；在螺旋碳納米管上加載電流可以產(chǎn)生感應磁場，從而提供了開發(fā)納米器件的新組件。目前，科學家們通過在反應過程中引入電磁場或特定的化學物質合成螺旋狀的碳納米管。但是迄今為止，得到的螺旋管多為單螺旋。如果能將碳納米管組裝成類似DNA的雙螺旋結構，這樣能夠提供新的平臺納米結構進行碳納米管的性能及應用探索。 清華大學化學工程系魏飛研究小組和沈陽金屬所的先進炭材料部合作，利用層狀金屬氫氧化物作為催化劑，通過一種原位生長的化學氣相沉積技術，直接合成了雙壁/多壁碳納米管陣列的雙螺旋組裝結構(圖1A)。層狀金屬氫氧化物經(jīng)過煅燒、還原后，可在其產(chǎn)物——層狀金屬氧化物片的兩側形成高密度的金屬納米顆粒，為碳納米管提供生長位點。碳納米管陣列沿垂直于層狀金屬氧化物片的方向生長并延伸，在受限空間下為緩解生長過程中的應力，碳納米管陣列將自纏繞形成穩(wěn)定的雙螺旋結構。這種方法較為容易合成多壁或雙壁碳納米管雙螺旋。 為了進一步獲得單壁碳納米管雙螺旋陣列，需要在生長基片上獲得小粒徑、高密度的金屬催化劑。清華大學化學工程系魏飛研究小組和德國馬普協(xié)會FritzHaber研究所合作，采用金屬在原子層次上均勻分布的層狀金屬氫氧化物作為前驅物，通過主客體化學方法控制層間陰離子種類，獲得了密度在1014-1016m-2金屬催化劑顆粒。由于釘扎作用能有效阻止納米顆粒的聚并，從而基片上顆粒粒徑小，高溫熱穩(wěn)定性好。這提供了制備單壁碳納米管雙螺旋的優(yōu)異催化劑。 性能測試表明，碳納米管陣列雙螺旋可以負荷高達1.8×106nA的電流值，并通過液相收縮進一步降低其電阻；該雙螺旋結構還具有良好的結構延展性，通過拉伸可以得到碳納米管纖維。相關結果發(fā)表在德國《應用化學》和《美國化學會志》上。目前此研究組正在著手碳納米管雙螺旋的手性、定向排列以及編織，拓展這種三維納米結構在電磁納米器件、多相催化、復合材料、能源存儲等領域的應用。 |
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hfut1879
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