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《垂直排列的单壁碳纳米管薄膜的摩擦负荷依赖性反应》

  • 来源专题：纳米科技
  • 编译者： chenfang
  • 发布时间：2016-08-16

  • 据材料快报报道，研究人员对垂直排列的单壁碳纳米管薄膜的摩擦负荷依赖性反应进行来相关研究。科学家使用微痕试验证实单壁碳纳米管（SWCNT）的材料可以表现出与固体表面可变的粘接性能。传统的散装材料并不具有该性能。这一观察开辟了新的途径，工程师使用低密度材料的结构改性，并控制与固体表面广泛的粘附性能。

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  • 《新闻稿:物理学家解释薄碳纳米管薄膜的金属导电性》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2017-11-29
    • 一个来自MIPT的国际研究团队;列别捷夫物理研究所,RAS;Prokhorov综合物理研究所，RAS;Skoltech;Aalto大学(芬兰)研究了基于单壁碳纳米管的薄宏观薄膜的光学和介电特性，并利用红外和tera赫兹光谱学对其导电性的金属性质进行了解释。研究结果发表在《碳与纳米技术》杂志上。 一个单壁碳纳米管，或SWNT，可以被描绘成一个石墨烯薄片卷成圆柱体。轻、强、耐高温，SWNTs可作为复合材料的添加剂，使其更耐用，或作为制造气溶胶过滤器和电化学传感器的积木。透明和灵活的碳纳米管薄膜——也就是由相互交叉的纳米管形成的二维结构——有各种各样的潜在应用，例如在柔性电子设备上的超级电容器或透明电极——可以弯曲、折叠和扭曲而不断裂的电子设备。因此，研究这些薄膜的电荷转移机制对于基础研究和实际应用都很重要。 物理学家们用特拉赫茨-红外光谱(terahertz -红外光谱)测量了不同温度下的薄膜的光学和电特性，从- 268摄氏度到室温，以及一系列不同的辐射波长——从紫外光到太赫兹(波长约1毫米)。通过对薄膜与辐射相互作用的研究，得出了有关薄膜电动力学的基本数据。 采用气溶胶化学气相沉积法合成了SWNT薄膜。简单地说，一种催化剂前体茂铁的蒸汽被供应到CVD反应器中，在那里它在一氧化碳的大气中分解，形成纳米级的催化剂颗粒。在它们表面，一氧化碳(CO)歧化-同时氧化和还原-发生，最后SWNTs生长。反应器出口的气流经过过滤，SWNTs被收集到硝基纤维素过滤器上。通过改变采集时间的长短，可以获得不同厚度的膜。重要的是，SWNT薄膜可以很容易地通过干燥的沉积或在其独立的形式中使用，也就是说，没有底物。这种方法可以生产高质量的纳米管，没有无定形的碳杂质。 由于SWNTs中的所有碳原子都位于它们的表面，所以相对容易改变这种独特材料的电性。我们可以通过将掺杂剂加入纳米管或用电子受体或受体分子涂层来提高薄膜的电导率，”Skoltech的Albert Nasibulin教授说。在他们的研究中，科学家们在样本中涂上了氯化金，其溶液充当了兴奋剂，并通过将碘和氯化铜填充在适当的蒸汽中，从纳米管中获得薄膜。这样的处理增加了填充管的电荷载体密度，减少了它们之间的接触电阻，使柔性透明的电极和材料具有选择性电荷转移，用于光电子和自旋电子学。 为了在电子产品中使用，电影需要是有效的电荷载体，所以物理学家们研究了他们介电常数的宽带谱。但柔性电子技术也将要求薄膜是透明的，因此它们的光学导电性也被测量了。这两种分析都是在一个广泛的温度范围内进行的，从绝对零度以上到室温。特别感兴趣的是在特拉赫兹和远红外线区域获得的数据。虽然先前的研究结果指出了tera赫兹电导率光谱的峰值(根据研究的不同，频率在0.4到30之间)，但这篇论文并没有明确指出这一现象。作者将这样的结果归因于他们电影的高质量。 由于分析了1000 cm- 1以下频率下的薄膜的光学和介电特性，揭示了典型的导电材料的光谱特征，如金属，研究小组决定采用由Paul Drude开发的相应的电导率模型。根据这个模型，导体中的电荷被自由的载体所转移:就像理想气体分子一样，它们在晶格中的离子之间移动，与它的振动、缺陷或杂质相碰撞。在这项研究中，电荷载体也分散在单个纳米管的交叉处的能量屏障上。然而，正如分析所指出的那样，这些障碍是无关紧要的，并且允许电子在胶片上自由移动。利用德鲁德模型，可以定量地分析各载体有效参数的温度依赖性，即浓度、移动性、平均自由程和碰撞时间之间的关系，这对电影的电动力特性负责。 “我们的研究清楚地表明，tera赫兹光谱学为研究宏观尺度碳纳米管薄膜的电导率机制提供了一种有效的工具，并确定了非接触方式电荷载体的有效参数。”我们的研究结果表明，这些薄膜可以成功地作为各种微电子和纳米电子器件中的组件或组件使用，”MIPT的Terahertz光谱实验室的副主任埃琳娜·朱可娃说。 这篇报道的研究得到了俄罗斯联邦教育和科学部的支持(项目5 - 100，联邦目标项目批准号)。RFMEFI59417X0014)和俄罗斯基础研究基础(第15 -12- 30041号)。 ——文章发布于2017年11月23日
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  • 《单壁碳纳米管沿公共轴的排列》
    • 来源专题：纳米科技
    • 编译者：郭文姣
    • 发布时间：2019-10-18
    • 怀俄明大学的一位研究人员及其团队首次展示了使单壁碳纳米管沿公共轴整体排列的能力。这一发现在许多技术领域都是有价值的，例如电子，光学，复合材料，纳米技术以及材料科学的其他应用。 威斯康星大学物理与天文学系的助理教授威廉·赖斯说：“与以前使用纳米管溶液过滤来对准纳米管的努力不同，我们创建了一个可以一次创建多个对准膜的自动化系统。” “自动化过滤系统还具有我们可以精确控制过滤流速的效果，从而实现了更高的对准度。” 赖斯是一篇论文的通讯作者，该论文的标题为“通过机器视觉控制过滤对基于溶液的单壁碳纳米管薄膜进行全球对准”，该出版物于10月9日在国际通讯《纳米快报》的印刷版上发表。纳米科学和纳米技术所有分支的基础和应用研究。该论文的在线版本于上个月出现。 约书亚·沃克（Joshua Walker），物理学三年级博士。来自夏安的学生，是该论文的主要作者。 Valerie Kuehl，三年级博士。来自科罗拉多州比拉的化学专业学生是该论文的特约作者。 单壁碳纳米管是一维晶体，是通过将单层石墨（通常称为石墨烯）包裹到纳米圆柱体中形成的。它们的直径为0.5至1.5纳米，长度为200至10,000纳米。一纳米等于十亿分之一米。 赖斯解释说，由于这种独特的几何形状，碳纳米管可以是金属或半导体，具体取决于石墨烯的包裹方式。碳纳米管可以显示出卓越的导电性，并且具有出色的拉伸强度和导热性。 赖斯说：“对齐的碳纳米管有可能充当出色的光学偏振器，这对于光学确定材料中的应变非常重要。例如，如果您用偏光玻璃观察挡风玻璃，就会看到玻璃中不同应变的区域。”说。 “其他研究小组的最新工作还表明，可以将排列的纳米管用作晶体管，偏振光发射器和定向散热器。希望是，通过使用碳纳米管，石墨烯和碳纳米管，可以迎来新一代全碳电子产品。钻石的空缺。” 在过去的十年中，单壁碳纳米管的化学控制取得了实质性进展。赖斯和他的团队使用机器视觉自动化和并行化技术，通过压力驱动的过滤技术，同时生产了全球排列的单壁碳纳米管。反馈控制使过滤能够以恒定的流量进行，这不仅改善了单壁碳纳米管的向列顺序，而且还提供了在各种纳米多孔膜上排列各种单壁碳纳米管类型的能力使用相同的过滤参数。 赖斯说，此外，他的研究团队使用一种称为硅烷化的处理工艺将玻璃漏斗中的纳米管溶液的弯月面弄平了。这防止了在纳米管被过滤时纳米管被不均匀的溶液前沿扰乱。这两方面的进展产生了纳米管薄膜，该薄膜在整个结构上均表现出优异的取向性，可以使用多种偏振光学技术进行测量。 他说：“碳纳米管因其令人印象深刻的物理特性而成为重要的材料系统，例如极高的热导率；比钢大得多的杨氏模量；载流能力是铜的一千倍；以及出色的光-质耦合，” 。 赖斯说，杨氏模量是材料中应力（每单位面积的力）与应变（物理尺寸的百分比变化）之比。塑料，橡胶和木材的杨氏模量低，而钢，金刚石和纳米管的杨氏模量高。 ——文章发布于2019年10月16日
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