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上海矽諾國(guó)際貿(mào)易有限公司 2020-11-18 點(diǎn)擊1510次
碳納米管是一種新型的碳結(jié)構(gòu)材料,，1991 年由日本電子公司（NEC）的飯島博士發(fā)現(xiàn)。其微觀外形是同軸圓管,，管壁為數(shù)層呈正六邊形結(jié)構(gòu)的碳原子,，具有質(zhì)量輕、導(dǎo)熱性強(qiáng)等眾多優(yōu)點(diǎn),，引領(lǐng)了光學(xué),、電子、水凈化和藥物輸送等不同領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新,。
不過(guò),，為了滿足不斷增長(zhǎng)的工業(yè)需求，碳納米管的產(chǎn)量需要不斷升級(jí),，這也是碳納米管應(yīng)用面臨的主要挑戰(zhàn)之一,。雖然科學(xué)家們已經(jīng)能夠培育出長(zhǎng)度約50厘米的單根碳納米管，但他們?cè)趪L試“種植”碳納米管陣列（碳納米管森林，后文簡(jiǎn)稱碳管森林）時(shí),，碳管長(zhǎng)度最多只能達(dá)到2厘米左右,。其原因在于對(duì)碳納米管生長(zhǎng)起到關(guān)鍵作用的催化劑很容易失活或耗盡。這不僅推高了碳納米管的生產(chǎn)成本,，還限制了其工業(yè)應(yīng)用,。 不過(guò)據(jù)phys.org網(wǎng)站當(dāng)?shù)貢r(shí)間11月4日的報(bào)道稱，有日本科學(xué)家提出了一種制造碳納米管的新策略,。利用這一革新方法,，研究人員培育出的碳納米管森林創(chuàng)造了新的“長(zhǎng)度”紀(jì)錄——約14厘米,，是現(xiàn)有碳納米管森林的7倍左右,。
日本早稻田大學(xué)助理教授、團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人Hisashi Sugime解釋說(shuō)：“在傳統(tǒng)制造工藝中,，碳納米管由于催化劑的結(jié)構(gòu)變化逐漸停止增長(zhǎng),。我們專注于這一問(wèn)題，開發(fā)了一種能夠抑制這種結(jié)構(gòu)變化的新技術(shù),，延長(zhǎng)了碳管森林的生長(zhǎng)時(shí)間,。” 該團(tuán)隊(duì)首先在傳統(tǒng)的鐵鋁氧化物(Fe/Al2Ox)催化劑上加了一層釓(Gd),，涂在硅基底上,。這個(gè)Gd層在一定程度上防止了催化劑的劣化，使森林的長(zhǎng)度可以長(zhǎng)到5厘米左右,。
為了進(jìn)一步防止催化劑變質(zhì),，該團(tuán)隊(duì)將催化劑放在他們?cè)瓉?lái)的名為冷氣化學(xué)氣相沉積（CVD）反應(yīng)室中，將其加熱到750℃,，并向其提供低濃度（ppm級(jí)）的鐵,、鋁蒸汽。這使催化劑持續(xù)了26個(gè)小時(shí),，在這段時(shí)間里,，密集的CNT森林可以長(zhǎng)到14厘米。處理后的催化劑能夠在26小時(shí)內(nèi)保持高度活性,，在這段時(shí)間內(nèi),，密集的碳管森林足以達(dá)到14厘米長(zhǎng)。結(jié)果表明,，這些CNT的純度很高,，有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。 這一成果不僅克服了CNTs廣泛工業(yè)應(yīng)用的障礙,，而且打開了納米科學(xué)研究的大門,。“這種簡(jiǎn)單而新穎的方法，通過(guò)提供ppm級(jí)蒸汽源大幅延長(zhǎng)催化劑壽命,，對(duì)石油化學(xué)和納米材料晶體生長(zhǎng)等其他領(lǐng)域的催化劑工程具有深刻的意義,，”Sugime說(shuō)。