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CNT研究结果指向高光伏功率电池和先进电子范畴

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    研究结果证明,可以直接在碳纳米管(CNT)的生长过程中控制其结构。这提高了CNT的应用潜力,可以在能

CNT研讨结果指向高光伏功率电池和先进电子范畴


    研讨结果证明,能够直接在碳纳米管(CNT)的成长过程中操控其结构。这进步了CNT的运用潜力,能够在能量损耗最小情况下,以更高速度并在更远间隔内传输电学信号。这也供给了取得新电子器材的或许,例如高功能的精简计算机、具有超级电容的电极、燃料电池以及其他运用,一起也能够进步光伏电池等现有器材的功能。

    该项研讨工作是在UniversityofLouisville(肯塔基州,Louisville)和普度大学(印第安纳州,WestLafayette)展开的,并受到了本田美国研讨院(HondaResearchInsTItuteUSA,俄亥俄州Columbus)的赞助。研讨人员在金属纳米颗粒外表成长CNT,在蜂窝状环形薄层上构成圆柱形结构,而碳原子就处于这些结构的顶端。当这些CNT表现出金特点导电特征时,它们的机械强度比钢还要高,导电才能比铜还更强,热传导才能可与金刚石比较,并且它们十分轻。

    CNT的各种组合(n,m)方式。每种组合(n,m)对应一种详细的结构和相应的导电性:赤色和粉色表现出金特点质,而蓝色为半导体性质。经过操控催化颗粒的形状和尺度,能够取得的择优性成长的金特点CNT,其组合如图所示,圆柱的高度标明资料上成长特定(n,m)CNT的相对概率。(来历:本田美国研讨院)

    该研讨结果现已宣布在10月2日出书的《科学》期刊上,题为“PreferenTIalGrowthofSingle-WalledCarbonNanotubesWithMetallicConducTIvity”。据研讨报告,单壁CNT(SWCNT)依据其导电才能能够分为金属型和半导体型,而其导电才能又取决于碳管的手性。传统的组成办法不能成长出具有特定导电才能的纳米管。曾经经过一般办法操控金属导电型CNT结构,但成功的几率只要20-50%。但是,研讨人员以为,经过改动催化剂热退火时的气体环境,并参加一些氧化性和还原性组分,能够将金属导电型CNT的构成几率从约33%进步到91%。

    本田和学术界的研讨人员发现,经过在制作工艺过程中运用氩气或氦气作为承载气体,能够操控成长的CNT,使之变成金属型或半导体型。依据本田研讨院的首席科学家AveTIkHarutyunyan介绍,这是关于体系地操控金属态CNT成长的初次报导。“进一步的研讨还在进行之中,终究的方针是彻底操控纳米管的成长组合以支撑实际运用。”

    Harutyunyan还介绍说,曩昔的观念以为,金属纳米催化剂首要用于CNT成核,而催化剂的尺度决议了CNT的导电才能,但现在的研讨标明,催化剂的形状和晶体结构也具有很大影响,而正是经过对这些要素的操控完成了对CNT导电功能的操控。曩昔整个成长CNT的工艺是随机的,因而无法决议得到的是半导体型仍是金属型(不同品种对应不同的运用)碳管。金属型纳米管在许多范畴更为有用,这包含作为导体资料衔接其他纳米结构、作为太阳能电池以及其他光学和电子器材的窗口资料。

    在普度大学的研讨团队由EricStach领导,运用由本田开发的技能,制作了很多CNT并精确地测定了其导电特点。他们运用TEM来观测纳米管构成,结果标明,气体环境的改动能够改动金属催化剂纳米颗粒的形状,从十分尖利的外表能够变成彻底球形的外表。这些催化剂结构重排标明,在催化剂描摹与取得的CNT电学结构之间,存在必定联系,从而标明可选择成长的手性。由GaminiSumanasekera领导的Louisville研讨人员,则制作了薄膜状的CNT,并进行了细心的丈量以确认该纳米管是否构成了金属态。


    Sumanasekera希望这一发现能够从头激起这一范畴的爱好。“碳纳米管或许会替代一些现在被遍及运用的资料,能够满意对导电性和透光才能的更高需求”,他这样以为。

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