量级,最长者可达数毫米。由于纳米碳管具有较大的长径比,所以可以把其看成为准一维纳米材料。纳米碳管中的碳原子以sp2杂化,但是由于存在一定曲率所以其中也有-,b部分碳属sp3杂化。在只考虑单壁碳纳米管的情况下,SWNT可以由两个参量完全确定(直径和螺旋角或两个表示石墨烯的指数(Il,m)和垂直向量T),MWNT则需要三个以上的参数表示。图l碳纳米管手性矢量示意图图l为碳纳米管手性的示意图,图中al,a2为石墨的基矢,r=n*al+m*a2,石墨层以r为底面圆周,沿r的方向卷曲,最终使得与r垂直的B和B’重合,形成一条单壁的碳纳米管(T),m和n表征了碳管的结构,称为碳管的手性矢薰(helicityvector),碳管用(m,n)表示。1.2碳纳米管的制造工艺当今碳纳米管的制造工艺主要有以下几种:电弧法,化学气相沉积法,激光蒸发法,以及其它的方法。不同的方法,碳管的产率不同,生成的碳管的品质不同,同时所需的条件也不相同。总体来说,化学气相沉积法碳管的产率最高,设备简单,产生的大多为多壁碳纳米管;而电弧法可以同时制各单壁和多壁碳纳米管,但管壁常有非晶碳包覆,且有金属离子存在,碳管的品质较低;采用激光蒸发法可以得到高产率的单壁碳纳米管。依照不同的要求,可以选择不同的制造工艺。而通过催化剂的使用如Fe,S,Ni等,采用适当的反应气氛,并控制适当的反应温度,则可以提高碳管的产率,并能在一定程度上提高生长的碳管的品质。1.2.1电弧法电弧法有交流电弧法,直流电弧法,电弧催化法等,比较成熟的是直流电弧法,其一般工艺是【17l将电弧室充He气保护,先将两石墨电极缓慢靠近,起弧后再拉开适当距离,使电弧稳定,这时电极间距约几毫米,电弧反应后阳极石墨电极不断消耗,在阴极上大约以Imm/min的速度沉积,同时以水冷铜板连接阴极来强化阴极冷却能力,以防止沉淀时温度太高,形成缺陷过多且烧结在一起的碳纳4
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