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碳纳米管优点及应用有哪些
2016-01-29 09:14:35来源:元素商城

化学词典为您介绍碳纳米管优点以及应用,碳纳米管是一种具有石墨结晶的管状纳米碳材料,作为一维纳米材料,重量轻,六边形结构连接完美,具有许多异常的力学、电学和化学性能。

碳纳米管

碳纳米管的优点

(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50~200GPa,是钢的100倍,密度却只有钢的1/6,至少比常规石墨纤维高一个数量级;它的弹性模量可达1TPa,与金刚石的弹性模量相当,约为钢的5倍。对于具有理想结构的单层壁的碳纳米管,其抗拉强度约800GPa。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。碳纳米管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。

(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6nm时,导电性能下降;当管径小于6nm时,CNTs可以被看成具有良好导电性能的一维量子导线。有报道说Huang通过计算认为直径为0.7nm的碳纳米管具有超导性,尽管其超导转变温度只有1.5×10-4K,但是预示着碳纳米管在超导领域的应用前景。

(3)传热性能

碳纳米管具有良好的传热性能,CNTs具有非常大的长径比,因而其沿着长度方向的热交换性能很高,相对的其垂直方向的热交换性能较低,通过合适的取向,碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。另外,碳纳米管有着较高的热导率,只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管 ,该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。

碳纳米管的应用

1、碳纳米管可作为复合材料

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 。

2、碳纳米管可作为电化学器件

碳纳米管具有非常高的表面积比,根据直径和分散程度不同,碳纳米管的比表面积在 250~3000m2 /g,加之优异的导电性能和良好的机械性能,碳纳米管是电化学领域所需的理想材料,是用做制造电化学双层电容器、超级电容器电极的理想材料。

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