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碳纳米管:超微节能革命的量子材料

发布时间:2017-09-04发布部门:办公室来源:湖北省科技厅阅读次数:

  碳纳米管,又名巴基管,是一种具有特殊结构的量子材料,可其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。

  碳纳米管重量轻,性能优异:(1)力学性能,强度是钢的20倍,密度却只有钢的1/6,是最强的纤维;(2)电学性能,其导电性优于铜,仅次于超导体;(3)储氢性能,碳纳米管重量轻,中空结构,是储存氢气的优良容器;(4)热学性能,可合成高各向异性材料,导热性能优于金刚石;(5)化学性能,用于分散和稳定纳米级的金属小颗粒,由碳纳米管制得的催化剂可改善多相催化的选择。

  随着碳纳米管及纳米材料研究的深入,该技术拥有广阔应用前景:(1)碳纳米管复合材料。可作为结构复合材料的增强剂,还可作为功能增强剂填充到聚合物中,提高其导电性、散热能力。(2)超级电容器。碳纳米管超级电容器是已知的最大容量的电容器。(3)导电材料。可用于静电消除、晶片加工、磁盘制造及洁净空间等领域。(4)储氢。碳纳米非常适合作为储氢材料。(5)催化剂载体。气体通过碳纳米管的扩散速度为通过常规催化剂颗粒的上千倍,极大提高催化剂的活性和选择性。用碳纳米管制成的薄膜材料将会对充电电池及燃料电池技术产生革命性的影响。在未来数十年,现在以硅基材料为基础的微电子产品,有可能被以碳基材料为基础的功能更大、能耗更少的产品所取代。

  目前,各国对碳纳米管的研究方兴未艾,并都取得了一定的成就,美国发明了纳米秤,日本制成了铂填充的碳纳米管并开发出充电速度提高100多倍的锂离子电池,让手机充电仅需要10分钟。卢克斯市场研究机构表示,中国关于碳纳米管的出版物和专利都领先全球,到2021年,碳纳米管市场规模将达1.5亿美元。

  湖北碳纳米管发展尚处于起步阶段,2012年,湖北省电力新材料工程技术研究中心已研制成功一种高强碳纳米管改性铝合金,抗拉强度已达714MPa,可用于导线制造,其强度高于钢芯铝绞线,且质量远轻于钢芯铝绞线。基于碳纳米管的诸多性能,湖北重点发展的电动汽车、生物医疗以及农业等领域,其具有广阔的应用前景。

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