碳纳米管是什么意思?
1.碳纳米管是什么意思:
碳纳米管又称巴基管,是一种具有特殊结构的一维量子材料(径向尺寸为纳米量级,轴向尺寸为微米量级,管体两端基本密封)。
碳纳米管主要是由数层至数十层碳原子呈六边形排列而成的同轴圆管。层与层之间保持固定距离,约为0.34nm,直径一般为2~20nm。
并根据碳六边形沿轴向的取向不同,可分为锯齿形、扶手椅形和螺旋形三种类型。其中,螺旋型碳纳米管具有手性,而锯齿型和扶手椅型碳纳米管不具有手性。
2.碳纳米管的结构特点:
碳纳米管中的碳原子主要是sp2杂化。同时,六方网格结构具有一定程度的弯曲,形成空间拓扑结构,其中存在一定程度的sp3杂化键,即形成的化学键同时具有sp2和sp3混合杂化态。
这些p轨道彼此重叠,在碳纳米管石墨烯片外部形成高度离域的大π键。碳纳米管外表面的大π键是由碳纳米管和一些共轭性质引起的,通过非共价键络合大分子的化学基础。
延伸阅读:
碳纳米管是由碳原子组成的纳米结构,具有优异的导电性、强度和轻质特性,因此在纳米科学和纳米技术领域备受关注。碳纳米管的发现和研究主要归功于以下两位科学家的贡献:
1.Sumio Iijima:1991年,日本物理学家Sumio Iijima首次成功制备出多层碳纳米管,这被认为是碳纳米管的首次观测。他利用透射电子显微镜(TEM)技术观察碳纳米管的微观结构。饭岛的研究成果使碳纳米管引起了科学家和工程师的广泛兴趣,成为纳米材料研究的重要组成部分。
2.Donald S. Bethune等人:1993年,IBM研究员Donald S. Bethune领导的团队成功制备了单层碳纳米管。他们使用化学气相沉积方法生长碳纳米管,首次生产出纳米级管状结构。这一突破性的发现标志着碳纳米管在实际应用中的潜力,包括在纳米电子学、纳米机器和材料科学等领域。
这两位科学家的工作对碳纳米管的研究和应用产生了深远的影响,碳纳米管已成为纳米技术和材料科学领域的重要研究对象,具有广泛的应用前景,包括纳米电子器件、纳米材料增强、生物医学应用等。
碳纳米管具有良好的光学和光电性能,可用于太阳能电池、光电探测器、显示器等。此外,碳纳米管还可用于激光技术、光通信等领域,制造镜片、滤光器等光学器件。同时,碳纳米管也可用作生物荧光成像、癌症治疗等医学领域。
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