中國粉體網(wǎng)11月17日訊 在對(duì)鋰離子動(dòng)力電池容量和功率需求越來越高的今天,碳納米管已成為導(dǎo)電劑發(fā)展的主要方向之一,。碳納米管又可以分為多壁碳納米管和單壁碳納米管,。相比較于傳統(tǒng)的多壁碳納米管而言,，單壁碳納米管用于動(dòng)力電池上,，對(duì)電池循環(huán)性及電池容量的提升更為明顯，用量也會(huì)更少,。碳納米管因具有優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì),，被很多業(yè)內(nèi)人士寄予厚望。
碳納米管充當(dāng)鋰電池導(dǎo)電劑
由于具有更高的電子導(dǎo)電率,碳納米管可以在鋰電池中充當(dāng)導(dǎo)電劑的作用，相當(dāng)于鋰電池導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中“導(dǎo)線”的作用,。而碳納米管的儲(chǔ)鋰容量,，遠(yuǎn)大于天然石墨、人造石墨和無定形碳等傳統(tǒng)碳材料,，因此,，使用碳納米管作為鋰電池導(dǎo)電劑，可以大幅度提升鋰電池容量,、電池循環(huán)壽命,，此外，碳納米管具有雙電層效應(yīng),，有利于提高電池的大倍率充放電性能,。與此同時(shí)，碳納米管在鋰電池中的用量較少,，能夠降低鋰電池中導(dǎo)電劑的含量,，其良好的導(dǎo)熱性能，也有利于電池充放電時(shí)的散熱,。
對(duì)于鋰電企業(yè)來說,，單壁碳納米管的產(chǎn)業(yè)化問題的解決，意味著其能得到更為貼切的服務(wù),。深圳市納米港有限公司總經(jīng)理梁穎表示,，碳納米管企業(yè)可以根據(jù)鋰電企業(yè)的要求，提供不一樣的配套服務(wù),，開發(fā)適應(yīng)于不一樣的應(yīng)用要求所需要的碳納米管,。與此同時(shí)，在性能,、結(jié)構(gòu)控制上可以做到更加多樣化，以此可以滿足各種應(yīng)用,。
除了可以用于LFP,、LCO、LMN,、NCM,、石墨等電極材料中作鋰電池導(dǎo)電劑之外，碳納米管還可以應(yīng)用于鋰電子電池導(dǎo)電劑,、導(dǎo)電塑料,、高分子復(fù)合材料、涂料等眾多領(lǐng)域,�,！斑@可能會(huì)引領(lǐng)材料產(chǎn)業(yè)的新革命。”梁穎如是說,。
碳納米管表面活性較高,，制備電極時(shí)不易分散，為了充分利用單根碳納米管的性質(zhì),，需要將碳納米管均勻地分散在電極材料中,。通常物理方法和化學(xué)方法，可以將碳納米管有效地分散在液體或熔融物質(zhì)中,。通過表面活性劑的加入或表面修飾方法,，也可以改善碳納米管和分散劑之間的相互作用，從而實(shí)現(xiàn)最大程度的分散,。
新型碳納米管平板光源
日本東北大學(xué)的研究者研發(fā)了一種新型的節(jié)能平板光源,。它基于碳納米管材料，并且能耗很低――每小時(shí)大約消耗0.1瓦特電能,，比led耗能水平低近100倍,。10月14日，美國物理聯(lián)合會(huì)(aip)出版的《科學(xué)儀器評(píng)論》刊發(fā)了這一最新進(jìn)展,。
在論文中,，研究者詳述了該器材的制作和優(yōu)化過程。這是一種基于類似“二級(jí)管”的結(jié)構(gòu),，用磷熒光屏和單層碳納米管作為電極的照明器材,。人們可以把它們想象為微縮了的鎢絲場(chǎng)。
研究者先將高度結(jié)晶的單層碳納米管均勻混合入一種有機(jī)溶液和一種類似肥皂的化學(xué)物質(zhì)表面活性劑,。然后他們把這種混合物“涂”到器材的陰極,，用砂紙打磨表面以形成平板光源。這樣的光源可以產(chǎn)生大量穩(wěn)定均勻的發(fā)射電流,，并且耗能很小,。
“我們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的‘二極管’平板光源照明效率可達(dá)60流明每瓦特，在制作低耗能照明器材方面有很大潛力,�,！痹撗芯康念I(lǐng)頭科學(xué)家、東北大學(xué)環(huán)境學(xué)副教授norihiroshimoi介紹,。
盡管該照明器材有類似于二極管的結(jié)構(gòu),，但它的發(fā)光系統(tǒng)不是基于二極管的工作原理。二極管是由兩層導(dǎo)體和絕緣體的半導(dǎo)體材料,，再加上中間介質(zhì)組成,，不同半導(dǎo)體材料層的電屬性是由摻入的雜質(zhì)決定的。
該新型照明器材的照明原理更類似于陰極射線管,，是由真空管里的一個(gè)陰極和一個(gè)作為陽極的磷熒光屏組成,。在強(qiáng)電場(chǎng)作用下,，陰極通過碳納米管的細(xì)小尖端發(fā)射密集高速的電子束，這種現(xiàn)象被稱作場(chǎng)發(fā)射,。之后,，電子在真空管里做高速運(yùn)動(dòng)，最后擊中磷熒光屏發(fā)出熒光,。
可生成獨(dú)特新結(jié)構(gòu)
一個(gè)由英國諾丁漢大學(xué)的科學(xué)家組成的研究小組宣稱,，他們首次通過納米級(jí)化學(xué)反應(yīng)改變了碳納米管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這一研究推翻了之前人們認(rèn)為的中空納米結(jié)構(gòu)內(nèi)表面化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,、不易發(fā)生反應(yīng)的結(jié)論,。研究表明，改變了形狀的碳納米管是一種令人興奮的新材料,，它將會(huì)在天然氣存儲(chǔ)設(shè)備,、化學(xué)傳感器和晶體管等電子器件的研發(fā)中發(fā)揮重要作用。相關(guān)論文發(fā)表在《自然-化學(xué)》雜志上,。
在最新研究中,，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)金屬錸（Re）的單個(gè)原子參與的化學(xué)反應(yīng)能改變納米管內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)。通過與德國烏爾姆大學(xué)合作,，借助該機(jī)構(gòu)最先進(jìn)的糾偏高分辨透射電子顯微鏡（AC-HRTEM）,，科學(xué)家們能在原子水平上觀測(cè)到過渡金屬原子在碳納米管中反應(yīng)的實(shí)時(shí)影像。
研究人員發(fā)現(xiàn),，最初,，由錸發(fā)起的攻擊先會(huì)在碳納米管的內(nèi)壁上制造一個(gè)缺陷，然后通過“吃”掉多余的碳原子,，將其變?yōu)橐粋�(gè)納米級(jí)的突起,。隨后，這一突起會(huì)迅速增加尺寸并自行密封起來,，形成一個(gè)獨(dú)特的碳結(jié)構(gòu),。由于這個(gè)突起結(jié)構(gòu)和樹枝上新生的綠芽極為相似，研究人員將其命名為“納米芽”,。
此前,，納米芽結(jié)構(gòu)被認(rèn)為只能在碳納米管外表面經(jīng)由有碳分子參與的反應(yīng)形成。新研究改變了這一看法,，首次發(fā)現(xiàn)納米芽可以從內(nèi)部形成。
碳納米管充當(dāng)鋰電池導(dǎo)電劑
由于具有更高的電子導(dǎo)電率,碳納米管可以在鋰電池中充當(dāng)導(dǎo)電劑的作用，相當(dāng)于鋰電池導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中“導(dǎo)線”的作用,。而碳納米管的儲(chǔ)鋰容量,，遠(yuǎn)大于天然石墨、人造石墨和無定形碳等傳統(tǒng)碳材料,，因此,，使用碳納米管作為鋰電池導(dǎo)電劑，可以大幅度提升鋰電池容量,、電池循環(huán)壽命,，此外，碳納米管具有雙電層效應(yīng),，有利于提高電池的大倍率充放電性能,。與此同時(shí)，碳納米管在鋰電池中的用量較少,，能夠降低鋰電池中導(dǎo)電劑的含量,，其良好的導(dǎo)熱性能，也有利于電池充放電時(shí)的散熱,。
對(duì)于鋰電企業(yè)來說,，單壁碳納米管的產(chǎn)業(yè)化問題的解決，意味著其能得到更為貼切的服務(wù),。深圳市納米港有限公司總經(jīng)理梁穎表示,，碳納米管企業(yè)可以根據(jù)鋰電企業(yè)的要求，提供不一樣的配套服務(wù),，開發(fā)適應(yīng)于不一樣的應(yīng)用要求所需要的碳納米管,。與此同時(shí)，在性能,、結(jié)構(gòu)控制上可以做到更加多樣化，以此可以滿足各種應(yīng)用,。
除了可以用于LFP,、LCO、LMN,、NCM,、石墨等電極材料中作鋰電池導(dǎo)電劑之外，碳納米管還可以應(yīng)用于鋰電子電池導(dǎo)電劑,、導(dǎo)電塑料,、高分子復(fù)合材料、涂料等眾多領(lǐng)域,�,！斑@可能會(huì)引領(lǐng)材料產(chǎn)業(yè)的新革命。”梁穎如是說,。
碳納米管表面活性較高,，制備電極時(shí)不易分散，為了充分利用單根碳納米管的性質(zhì),，需要將碳納米管均勻地分散在電極材料中,。通常物理方法和化學(xué)方法，可以將碳納米管有效地分散在液體或熔融物質(zhì)中,。通過表面活性劑的加入或表面修飾方法,，也可以改善碳納米管和分散劑之間的相互作用，從而實(shí)現(xiàn)最大程度的分散,。
新型碳納米管平板光源
日本東北大學(xué)的研究者研發(fā)了一種新型的節(jié)能平板光源,。它基于碳納米管材料，并且能耗很低――每小時(shí)大約消耗0.1瓦特電能,，比led耗能水平低近100倍,。10月14日，美國物理聯(lián)合會(huì)(aip)出版的《科學(xué)儀器評(píng)論》刊發(fā)了這一最新進(jìn)展,。
在論文中,，研究者詳述了該器材的制作和優(yōu)化過程。這是一種基于類似“二級(jí)管”的結(jié)構(gòu),，用磷熒光屏和單層碳納米管作為電極的照明器材,。人們可以把它們想象為微縮了的鎢絲場(chǎng)。
研究者先將高度結(jié)晶的單層碳納米管均勻混合入一種有機(jī)溶液和一種類似肥皂的化學(xué)物質(zhì)表面活性劑,。然后他們把這種混合物“涂”到器材的陰極,，用砂紙打磨表面以形成平板光源。這樣的光源可以產(chǎn)生大量穩(wěn)定均勻的發(fā)射電流,，并且耗能很小,。
“我們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的‘二極管’平板光源照明效率可達(dá)60流明每瓦特，在制作低耗能照明器材方面有很大潛力,�,！痹撗芯康念I(lǐng)頭科學(xué)家、東北大學(xué)環(huán)境學(xué)副教授norihiroshimoi介紹,。
盡管該照明器材有類似于二極管的結(jié)構(gòu),，但它的發(fā)光系統(tǒng)不是基于二極管的工作原理。二極管是由兩層導(dǎo)體和絕緣體的半導(dǎo)體材料,，再加上中間介質(zhì)組成,，不同半導(dǎo)體材料層的電屬性是由摻入的雜質(zhì)決定的。
該新型照明器材的照明原理更類似于陰極射線管,，是由真空管里的一個(gè)陰極和一個(gè)作為陽極的磷熒光屏組成,。在強(qiáng)電場(chǎng)作用下,，陰極通過碳納米管的細(xì)小尖端發(fā)射密集高速的電子束，這種現(xiàn)象被稱作場(chǎng)發(fā)射,。之后,，電子在真空管里做高速運(yùn)動(dòng)，最后擊中磷熒光屏發(fā)出熒光,。
可生成獨(dú)特新結(jié)構(gòu)
一個(gè)由英國諾丁漢大學(xué)的科學(xué)家組成的研究小組宣稱,，他們首次通過納米級(jí)化學(xué)反應(yīng)改變了碳納米管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。這一研究推翻了之前人們認(rèn)為的中空納米結(jié)構(gòu)內(nèi)表面化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,、不易發(fā)生反應(yīng)的結(jié)論,。研究表明，改變了形狀的碳納米管是一種令人興奮的新材料,，它將會(huì)在天然氣存儲(chǔ)設(shè)備,、化學(xué)傳感器和晶體管等電子器件的研發(fā)中發(fā)揮重要作用。相關(guān)論文發(fā)表在《自然-化學(xué)》雜志上,。
在最新研究中,，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)金屬錸（Re）的單個(gè)原子參與的化學(xué)反應(yīng)能改變納米管內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)。通過與德國烏爾姆大學(xué)合作,，借助該機(jī)構(gòu)最先進(jìn)的糾偏高分辨透射電子顯微鏡（AC-HRTEM）,，科學(xué)家們能在原子水平上觀測(cè)到過渡金屬原子在碳納米管中反應(yīng)的實(shí)時(shí)影像。
研究人員發(fā)現(xiàn),，最初,，由錸發(fā)起的攻擊先會(huì)在碳納米管的內(nèi)壁上制造一個(gè)缺陷，然后通過“吃”掉多余的碳原子,，將其變?yōu)橐粋�(gè)納米級(jí)的突起,。隨后，這一突起會(huì)迅速增加尺寸并自行密封起來,，形成一個(gè)獨(dú)特的碳結(jié)構(gòu),。由于這個(gè)突起結(jié)構(gòu)和樹枝上新生的綠芽極為相似，研究人員將其命名為“納米芽”,。
此前,，納米芽結(jié)構(gòu)被認(rèn)為只能在碳納米管外表面經(jīng)由有碳分子參與的反應(yīng)形成。新研究改變了這一看法,，首次發(fā)現(xiàn)納米芽可以從內(nèi)部形成。
