跳到主要内容

话题

纳米材料

纳米材料

碳纳米管滚动

02 Jun 2000

碳纳米管的显着性质可以使它们在纳米级以朝纳米级的朝向小型化中起着至关重要的发挥作用

Nanotube

预计纳米技术预计将在接下来的二十年中引发一系列的工业革命,这将在20世纪的硅微电子中变得更大的程度。如果可以利用其显着的电气和机械性能,碳纳米管可以在即将到来的革命中发挥枢转作用。

由于第一次测量是在1997年进行的,因此这些卷起的石墨卷已经捕获了世界各地研究人员的想象力。了解纳米管基本物理和化学的进展以惊人的速度提出–并没有显示放缓的迹象。

Nanotubes有一个令人印象深刻的属性列表。它们可以表现得像金属或半导体,可以比铜更好地电力,可以比钻石更好地传递热量,并且它们在已知最强的材料中排名–对跨越几纳米的结构而言也不错。现在几十年来我们可能会看到与由纳米管制成的部件和电线的集成电路,甚至可能在地震发生后可以弹回形状的建筑物。

纳米管作为试管

Carbon

首次于1991年在日本NEC的Sumio Iijima观察到碳纳米管。这些所谓的多壁纳米管由彼此内嵌套的几个碳的同心管组成。两年后,唐纳德在美国的IBM和其他人的IBM Bethune均观察到单墙纳米管直径1-2nm。但是,当各组织发现批量生产高质量纳米管的方法时,这个领域的目前稍后会起飞。

Paul Mceuen描述了单壁纳米管的显着电气性质源于石墨的异常电子结构。根据卷起石墨片的方式,纳米管可以是金属或半导体。金属纳米管也是理想的系统,其在其近乎完美的结构中探讨了一个维度的电子传输。

当ChristianSchönenberger和LazsloForró解释时,可以在多壁纳米管上测试量子物理学中的其他基本现象。研究人员希望由于相邻层之间的相互作用,为多壁纳米管找到多壁纳米管的更复杂行为。

申请和挑战

Measuring the conductance of nanotubes

行业已经开始注意到碳纳米管的独特性质,如沃尔特·哈默和理查德马特尔报道。使用多壁纳米管的第一商业设备可以是在场发射原理上操作的灯。此外,碳 - 纳米管膜的场发射特性引起了展示行业的巨头的严重兴趣。例如,三星计划在两年内以多壁纳米管制成的平板彩色显示器。同时,IBM的研究表明,纳米管晶体管应与最先进的硅装置竞争。纳米管也可用于将氢存储给电动电动车辆。

然而,在大规模应用程序到达市场之前需要克服许多技术障碍。例如,用于从纳米管构建电子元件的技术是艰苦的,并且完全不适合批量生产。但也许可能是最严重的限制是高质量的纳米管只能以非常有限的量生产 - 商业纳米管烟灰成本10倍!

Multiwall nanotube

宏杰戴介绍了研究人员如何学习控制碳纳米管的生长,更有效地制造它们。这些技术已经产生有序的纳米结构,具有先进的性质。

虽然未来存在许多挑战,但纳米管似乎注定要开辟了一系列新的实际应用,并提高了我们对纳米级基本物理的理解。

版权©2021由IOP Publishing Ltd和个人贡献者